NO176110B - Filtbane med lökkeformede armeringsstrenger for automatisk skjöting i en papirmaskin - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår pressfilt som benyttes i avvanningsdelen i en papirmaskin eller lignende for å støtte opp under og føre frem den våte fibrøse papirmasse under avvan-ning av denne ved fremstillingen til papir. Oppfinnelsen angår nærmere bestemt ikke lukkede filtbaner som så lukkes til en endeløs bane i maskinen ved hjelp av en spesiell buttskjøtt. Særlig vedrører oppfinnelsen anvendelse av spesielle strenger (varpstrenger) i filtbanens maskin- eller lengderetning (MD).

Endeløse filtbaner er nøkkelkomponenter i de maskiner som benyttes for å fremstille papir og lignende produkter. I denne sak vil de filtbaner som benyttes i avvanningsdelen i en papirmaskin være hovedemnet. Slike filtbaner tjener som en form for transportbelte og fører frem den våte og ennå ikke fullt ferdigbehandlede papirmasse før denne føres inn i papir-maskinens våtpresse, og filtbanene må også kunne motta vann som renner av papirmassen både ved avvanningen før våtpressen og i denne.

Tidligere ble filtbaner levert i endeløs form, dvs. de ble vevd uten skjøter i en sammenhengende bane. Dette var som følge av mangelfull teknikk ved vevingen og sammenføynin-gen. I våtpressen stilles nå spesielle krav som må tilfreds-stilles også av en filtbane som ikke er forhåndsfremstilt som en endeløs sløyfe.

Historisk sett har de fleste måter å skjøte sammen endene av åpne filtbaner, særlig slike som skulle anvendes i en papirmaskins tørkeseksjon, innbefattet en skjøt som har vært langt tykkere enn resten av filtbanen. En slik skjøt vil da imidlertid være meget uegnet for anvendelse i presseseksjo-nen, siden den ville bli presset sammen mer enn den øvrige filtbane hver gang den passerte presseinnretningene. Denne gjentatte ekstra påkjenning reduserer naturligvis etterhvert styr-ken av skjøten og dermed hele filtbanens levetid. Enda alvor-ligere er de vibrasjoner som lett vil oppstå i pressemaskine-riet ved passeringen av det tykkere skjøtområde. Endelig vil den våte og ennå ikke herdede papirmasse lett kunne preges eller eventuelt kuttes av ved kontakt med en tykkere skjøt under pressvirkningen.

Disse ganske betydelige hindringer har man gjerne villet eliminere ved å fremstille en filtbane som kunne sammen-føyes i maskinen (en såkalt OMS-bane) siden det er langt lettere å skjøte banen i maskinen enn å føre inn en ferdig sam-menføyd endeløs bane. Når filtbanen i utgangspunktet er åpen og har to ender kreves nemlig bare at man trekker den gjennom papirmaskinen, rundt de enkelte føringer og spennruller og andre komponenter som banen skal ligge an mot, og deretter kan, hvis man har til rådighet en tilfredsstillende skjøt og måte å sammenføye denne på, banen skjøtes slik at den blir endeløs. Dette kan skje et passende sted i maskinen, og deretter stram-mes de elementer som er innrettet for dette slik at filtbanen får riktig spenning. Det vanligste er at en ny filtbane set-tes inn samtidig som den brukte tas ut, og i et slikt tilfelle kan rett og slett den ene ende av den nye bane forbindes med en ende av den gamle, og den gamle brukes da til å trekke den nye bane til riktig stilling gjennom maskinen.

I motsetning til dette er installasjonen av en allerede endeløs sammenføyd bane langt vanskeligere og krever lengre tid. Maskinen.må stanses og den gamle bane skjæres ut eller fjernes på annen måte. Den nye stoff- eller filtbane kan så skyves inn i maskinen fra siden gjennom spesielle åpnin-ger i rammeverket og rundt de enkelte maskinkomponenter. Dette er en vanskelig arbeidsoperasjon og arbeidet har i den senere tid ikke blitt enklere ved at nyere filtbaner stadig har øket i tykkelse og stivhet. Dette krever altså stadig mer tid og innsats fra driftspersonellet, og i lys av dette har utviklin-gen av OMS-baner blitt sett på som en stor lettelse innenfor industrien.

Buttskjøter av forskjellig type har lenge vært i bruk, og en måte å lage en slik filtbane med åpne ender som kan sammenføyes inne i papirmaskinen og hvor det benyttes en spesiell form for løkkeinngripende buttskjøt, er å veve filt-stoffbanen med strenger (varpstrenger) som ligger i maskin-eller lengderetningen (MD) slik at strengendene ytterst kan føres tilbake og på ny veves i banen i samme retning som tidligere og slik at det dannes endeløkker. Stoff som er vevet på denne måte kan kalles "flatvevet". Slik veving gir de løkker som trengs for å kunne danne en buttløkkeskjøt som så kan låses med en tverrgående skjøtestreng (pintle) som da passes inn i den tunnel som dannes mellom de gjensidig inngripende løkker i endene av banen. Forutsetningen er at løkkene ligger helt inntil stoffenden slik at buttskjøten blir så kort som mulig.

En annen teknikk går ut på såkalt "endeløs veving", men.dette medfører normalt en kontinuerlig ubrutt bane, hvil-ket har de ulemper som er nevnt ovenfor. Når man imidlertid ønsker at banen skal ha ender som kan skjøtes sammen med en strenglåsbar buttskjøt. veves den ene enden slik at banens va£'p-strenger danner løkker, ett løkkesett for hver ende av vevna-dens strenger eller -tråder. Ved å bruke en av disse to teknikker vil skjøteområdet bare holde seg ubetydelig tykkere enn resten av stoff- eller filtbanen siden de løkker som benyttes i skjøten er dannet av selve varpstrengene i stoffet. På denne måte kan en slik løkkeskjøt bli et alternativ for å sammenføye en bane med to ender, slik at denne kan brukes i en papirmaskins presseseksjon.

Enkle, énfilaments strenger har normalt blitt be-nyttet både i varp- og veftretningen i filtbaner for papirmas-kiner, og den relativt store stivhet av slike strenger sikrer at hver streng kan lage en ganske solid løkke med de ønskede egenskaper. Imidlertid viser erfaringen at entrådsstrenger er vanskelige å veve, og de har dessuten utilstrekkelig elastisitet i banens lengderetning slik at de blir relativt uegnet for bruk i moderne presser. Som en følge av dette har man hyppig observert strengbrudd og degradering av skjøten under drift.

En annen vanskelighet er knyttet til den meget åpne, stive og usammentrykkbare struktur som den sammensatte bane har når strengene er vevd inn av enstrengstråder. For enkelte papir-maskinanvendelser er ikke denne mangel på sammenpressingsevne noe problem og kan faktisk også være ideell, men for anvendelser hvor det er dårlig avvanningskapasitet for filten eller hvor det papir som fremstilles er følsomt for preging vil det være behov for en mykere og mer sammentrykkbar filttype.

Man skulle tro at en mer sammentrykkbar filtbane lett kunne veves ved å bruke flertrådsstrenger i stedet for éntråds, men problemet er da at slike strenger ikke har tilstrekkelig stor stivhet for å kunne danne gode løkker i enden av filtbanen, eller å beholde fasongen i skjøtområdet slik at papirbanen etter sammenskjøtingen får homogene egenskaper i skjøtområdet, etter å ha vært sammenføyd i maskinen.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å overvinne disse ulemper for flertrådsstrenger ved å skaffe til veie en sammensatt streng som både har de nødvendige egenskaper for å danne gode løkker for en god filtbaneskjøt og som dessuten har den ønskede sammentrykkbarhet og elastisitet i filtbanens lengderetning.

Oppfinnelsen skaffer i samsvar med dette til veie en stoff bane av den type som innledningen av det etterfølgende patentkrav 1 angir, med belagte strenger med flere sammensnodde trådbunter for anvendelse som varpstrenger inne i stoffbanen, slik at denne lett kan skjøtes sammen i maskinen etter innsettin-gen. Oppfinnelsens stoffbane er særlig kjennetegnet ved at de langsgående strenger for å oppnå egenskaper som tilsvarer en éntrådsstrengs egenskaper omfatter en indre kjerne av tråder inne i en hylseformet omhylling. Når en slik sammensatt streng benyttes som varpstreng i lengderetningen i en filtbane av OMS-typen, ved "flatveving" eller "endeløs" veving, blir det mulig å danne hensiktsmessige løkker for en pålitelig og enkelt maskinsammenføybar skjøt. Samtidig gir oppbyggingen med flere sammensnodde trådbunter tilsvarende egenskaper som i en filtbane bygget opp av flere filamenter, særlig med hensyn til sammentrykkbarhet og elastisitet i banens lengderetning.

En flerfilaments streng blir spunnet eller snodd og kan utgjøres av en enkelt filamentbunt eller flere mindre og selv sammensnodde enkeltbunter. For å være tilstrekkelig fleksibel har strengen gjerne et stort antall tynne filamenter eller tråder. I motsetning til dette består enfilamentsstrenger eller enkjern-ede varptråder som navnet antyder av bare ett filament, og dette må naturligvis være en god del tykkere enn et filament i en flerfilamentsstreng. En enkjernestreng kan ha diameter mellom 0,076 og 0,5 mm, dette tilsvarer angivelsen 80 denier eller mer. De enkelte filamenter i en flertråds streng har hver en diameter som er betydelig mindre enn dette, tilsvarende trådangivelsen 6 denier eller lavere.

Belegget eller omhyllingen utenpå trådbuntene kan påføres på mange forskjellige måter, f.eks. ved bespruting av strengen med en flytende masse, dypping i en væske ved å la strengen passere en væskebeholder, belegget kan påføres som en emulsjon i en særskilt påleggingsprosess, eller det kan benyttes en ekstruderingsprosess med krysshode for å legge på det

beskyttende lag som strengen ifølge oppfinnelsen har.

Belagte tråder, trådbunter eller strenger er vist i ganske mange patentskrifter, f.eks. US-PS 4 489 125 og 4 533 594. Disse viser og beskriver en pressfilt som er bygget opp med filt på en nettstruktur, hvor nettstrukturen inngår i et stoff som veves av strenger i lengde- og tverretningen. Strengene som inngår i nettstrukturen er ifølge begge patentskrifter belagt for bl. a. å øke opprivingsmotstanden. US-PS 4 520 059 viser en tilsvarende pressfilt bygget opp på samme måte, hvor det armerende innlagte nett omfatter belagte strenger i begge retninger på helt tilsvarende måte. Ingen av disse patentskrifter omtaler imidlertid belagte varpstrenger i maskinretningen i en filtbane som er innrettet for å skjøtes sammen.

Erfaringen har vist at de tråder eller strenger som er beskrevet i de omtalte patentskrifter i praksis ikke er særlig egnet sammen med oppfinnelsens stoffbane. Strengene har nemlig utilstrekkelig stivhet for å kunne danne gode løkker i en løkkebuttskjøt, og deres tykkelse og vekt ville i så fall måtte økes så mye at anvendelsen forøvrig ville bli begrenset. Endelig er det belegg som strengene har ganske lett avskallbart fra strengens kjerne, selv om belegget var tiltenkt å skulle være permanent. Det er vanskelig å forutsi når et slikt belegg vil skalle av og om dette kommer til å skje jevnt langs strengens hele lengde i samme grad. I tillegg vil belegget kunne skalle av i relativt store stykker, i stedet for gradvis å slites bort eller løses opp. Innenfor papirindustrien ville det være et betydelig problem hvis plastbiter kunne falle ned i papirmassen.

I foreliggende oppfinnelse er belegget eller omhyllingen enten permanent, halvpermanent eller løsbar i avhengighet av den bestemte anvendelse for den filtbane som armeres av de belagte strenger. Hovedformålet med omhyllingen er å danne flertråds strenger som er i stand til å forme løkker med tilstrekkelig stivhet for å kunne sammenføyes i en buttskjøt av den type som er nevnt ovenfor. Samtidig viser det seg at en permanent belagt flerfilaments streng i en OMS-filtbane nettopp får den usammentrykkbarhet som normalt er knyttet til stoffer som er vevd av enfilamentsstrenger, og samtidig oppnås den elastisitet i lengderetningen som en flertråds streng har. På den annen side ville anvendelsen av en løsbar omhylling tillate at denne kunne løses opp og vaskes ut fra stoffet når dette først var sammenføyd i filtbanens skjøt. På denne måte kunne en OMS-filtbane benyttes i slike tilfeller hvor det krevdes en mer sammentrykkbar bane enn det som kunne oppnås med en entråds streng. Eksempler på slike anvendelser, tidligere også nevnt, ville være i maskiner som har dårlig awanningskapasitet eller der hvor papir som er særlig følsom for preging blir fremstilt.

De strenger som benyttes for armering av oppfinnelsens filtbane har også de samme fordeler som ellers forefinnes ved flertråds strenger, såsom overlegne opprivingsegenskaper og redusert fare for tretthetsbrudd som følge av gjentatt bøyning, i sammenligning med de karakteristika som er typiske for enkle, sammenbøyde, spunnete eller vevde enfilamentsstrenger.

Oppfinnelsen skal nå gjennomgås i nærmere detaljer, og den nå følgende beskrivelse støtter seg til tegningene, hvor fig. 1 viser et utsnitt av en streng som består av sammensnodde trådbunter og er innesluttet i en omhylling, nettopp for anvendelse med den foreliggende oppfinnelse, fig. 2 viser et tverrsnitt av samme streng, idet tverrsnittet er tatt ved det sted som er angitt med pilen 2 på fig. 1, fig. 3 viser skjematisk en sammenføyd filtbane i samsvar med den foreliggende oppfinnelse, fig. 4 viser et perspektivriss av enden av denne filtbane før den sammenføyes med banens andre ende. idet banen er en såkalt OMS-filtbane, og fig. 5 viser et lengdesnitt slik som indikert med pilene 5 - 5 på fig. 4 av filtbanens ende og hvor det fremgår at banen er "flatvevet".

Oppfinnelsens spesielle armeringsstrenger 1 er vist på fig. 1, bygget opp av flere bunter 2 av skruelinjef ormet sammensnodde filamenter eller tråder, idet diameteren av hver bunt er mindre enn den totale ytterdiameter som det ville være naturlig å bruke for en entråds streng. Utenpå buntstrengen er pålagt et belegg eller en omhylling 3 hvis funksjon er å holde trådbuntene 2 i strengen sammen til en stiv enhet. Dette bevirker at strengen 1 kan formes til hensiktsmessige løkker for dannelse av en buttskjøt som kan låses ved at en tverrgående stav eller streng føres inn gjennom de motstående og gjensidig inngripende løkker på de to ender av den brutte filtbane 4 (fig. 3) som er ny ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser et tverrsnitt av en streng som benyttes i denne filtbane, og det fremgår tydelig at hver trådbunt 2 består av mange enkelttråder, gjerne omkring hundre, uten at dette er ment å være begrensende på noen måte for de strenger som benyttes i oppfinnelsens filtbane. Omhyllingen 3 er vist ganske tykk og med sirkulær omkrets. Fig. 3 viser oppfinnelsens pressfilt i perspektiv, og de armeringsstrenger 1 som benyttes i denne bane er særlig tenkt lagt langsetter, dvs. i maskinretningen slik at de danner varpstrenger, men som naturligvis ikke er sammenhengende, idet filtbanen har to ender for skjøting i maskinen i en skjøt 5 hvor de langsgående strenger danner skjøtens løkker. Fig. 4 viser nærmere detaljer ved den" ene ende av filtbanen 6 av OMS-type, dvs. av den type bane som er innrettet for å sammenføyes etter innmonteringen i papirmaskinen. Figuren viser tydelig de enkelte løkker 7 som de langsgående strenger 8 (fig. 5) danner over hele skjøtens 5 lengde. På fig. 4 er maskinretningen indikert med dobbelpilen MD, mens tverretningen er indikert med dobbelpilen CD.

Som tidligere omtalt kan løkker dannes ved å bruke de langsgående strenger 8 og med en av følgende to teknikker: flatveving, hvor endene av strengene veves tilbake over en begrenset lengde inn i stoffet, og en modifisert "endeløs" veving hvor de langsgående strenger kontinuerlig går frem og tilbake i hele filtbanens lengde, hvorved det i begge tilfeller dannes løkker i endene av banen.

Fig. 5 viser et utsnitt av et hjørne nær den ene ende av filtbanen 6, og en av løkkene 7 i banen som her er flatvevd er tydelig vist, stikkende frem fra enden av banens pressfilt. De langsgående strenger 8 er nettopp av den type som er vist på fig. 1 og 2 og særlig er egnet for bruk i oppfinnelsens filtbane. Videre vises tverrstrenger 9 som også kan være av samme type med omhylling dersom den aktuelle anvendelse i en papirmaskin krever dette, selv om fig. 5 viser en ikke omhyllet enkjernestreng. Den fiberrike filt 10 som sammen med armeringsstrengene 8 og 9 bygger opp den komplette stoffbane 11 holdes med den viste tennstruktur av strengene godt sammen.

Som nevnt benytter den foreliggende oppfinnelse en omhyllet flerbunters streng i maskinretningen, og hver enkelt trådbunt består fortrinnsvis av enkelttråder med trådtykkelse 6 denier eller mindre. På denne måte får den omhyllede streng tilnærmet samme elastisitet i filtbanens lengderetning som en flertrådsstreng av vanlig type, samtidig som det oppnås en god løkkeformingsevne karakteristisk for en entrådsstreng. Imidlertid kan enkelttråder med større trådtykkelse enn 6 denier også brukes ved at de spinnes sammen på en eller annen måte. Også i slike tilfeller vil påføring av en omhylling hjelpe til å holde hver enkelt streng sammen og forbedre skjøtens sammenføynings-egenskaper.

En av fordelene med den foreliggende oppfinnelse er at den tillater anvendelse av flertårdsstrenger i maskinretningen når det skal lages en filtbane av OMS-typen. En streng bygget opp på denne måte er langt mer motstandsdyktig overfor gjentatt bøyning som vil finne sted ved driften i en papirmaskin, og følgelig kan uønskede brudd lettere unngås. Dette trekk kan verdsettes ut fra følgende tabell over tretthetsbrudd som følge av bøyepåkjenninger:

Målingene ovenfor ble utført med et bøyeapparat som simulerte de gjentatte bøyninger som de langsgående strenger i en filtbane i en papirmaskin gjennomgår. Overlegenheten av en flertrådsstreng er åpenbar.

Et nytt materiale som kan ekstruderes i enten én- eller flertrådsform har nylig blitt anvendt for strenger av denne type. Materialet er enestående ved at det også er termoplastisk. Hvis et slikt materiale kunne benyttes til fremstilling av en sammensnodd flertråds streng for innveving i en stoffbane som deretter kunne herdes ved en passende temperatur, ville overfla-ten av strengen "smelte" og flyte. Når strengstrukturen betraktes i tverrsnitt ville dette gi et tilsvarende bilde som det vist på fig. 2. Varmebehandlingen ville ikke bringe strengen til å miste noen andre hovedegenskaper såsom styrke eller elastisitet. Strengen behøver da ikke ha en tokomponents eller omhylling/kjerne-konstruksjon. Det materiale det her gjelder er en spesiell polyamidharpiks som går under benevnelsen MXD6, tilgjengelig fra Mitsui, Japan.

Strenger av den type som er beskrevet ovenfor kan som nevnt omhylles ved dypping, pådusjing, ved emulsjonsprosess eller ved krysshodeekstrudering. Den siste prosess innebærer at belegget tilføres kjernen ved å føre denne gjennom en trekkdyse. Belegget får derfor en fast ytterdiameter og danner en tettende hylse eller strømpe over filamentkjernen. Kjernen er vanligvis allerede fremstilt slik den skal være og kan være enstrengs, sammensnodd flertråds eller flerbunts hvor hver bunt består av mange enkelttråder. Imidlertid kan kjernen og den omsluttende omhylling fremstilles i påfølgende trinn, og i begge tilfeller må kjernen ha høyere smeltetemperatur enn omhyllingen slik at det ikke det skjer noen degradering av kjernematerialet under beleggingsprosessen. Selve omhyllingen kan være permanent, halvpermanent eller løsbar, den førstnevnte har fått denne benevnelse fordi de er beregnet å være hele filtbanens levetid. Hensikten med en slik omhylling er å oppnå en viss grad av ettergivenhet, dvs. en evne til å gjenoppta tilnærmet sin opprinnelige dimensjon etter at en påkjenning fjernes. Foretrukne omhyllingsmaterialer er kjedeoppbyggede harpikser såsom de av akryl, epoksy, uretan og andre "elastomere" polymerer, eventuelt kombinasjon av slike materialer. Eksempler på materialer som er egnet for anvendelse som permanent omhylling er uretanene markedsført som BFGU 024 og 017, eventuelt akryler såsom type 2600 x 315 og 2600 x 288, alle fremstilt av Goodrich, USA.

Halvpermanente belegg eller omhyllinger er beregnet å vare en del av levetiden for pressfilten som benyttes i papirmaskinen, og materialer fra samme grupper som de nevnt ovenfor kan også der benyttes. Imidlertid benyttes gjerne materialer med noe lavere hardhet, og de valgte materialer er ofte ganske harde når de er tørre, men oftest en del mykere når de vætes og delvis løses opp over tid. Dette kan dreie seg om dager eller uker. Et eksempel på et slikt materiale er akrylharpiksen HYCAR 25210 fra B.F. Goodrich, USA.

Som løsbare belegg benyttes materialer som lett kan løses opp i vann og da gjerne i løpet av timer etter at en pressfilt hvor disse materialer benyttes er montert i en papirmaskin. Når disse løsbare materialer er i tørr tilstand danner de en hensiktsmessig relativt stiv omhylling som vil være tilstrekkelig for å kunne danne gode løkker for sammenføyning og lett sammenveving i banen. Eksempler på slike løsbare materialer er polyvinylalkohol (PVA) og kalsiumalginat.

Modifikasjoner vil også kunne tenkes innenfor oppfinnelsens ramme som begrenses av de etterfølgende patentkrav.

Claims (10)

1. Stoff bane som ikke er endeløs, men har to ender innrettet for sammenføyning i gjensidig inngrep ved hjelp av en løkkebuttskjøt (5), særlig en filtbane (11) for anvendelse i en presseseksjon i en papirmaskin e.l. og omfattende en armerings-struktur med langsgående strenger (8) og sammenbindende tverrstrenger (9) i henholdsvis maskinretningen (MD) og tverretningen (CD), og hvor de langsgående strenger (8) i filtbanens (11) ender for å danne skjøten (5) er ombøyd i en løkke (7) for å danne gjensidig inngrep ved låsing med en tverrgående skjøtestreng, KARAKTERISERT VED at de langsgående strenger (8) for å oppnå egenskaper som tilsvarer en entrådsstrengs egenskaper omfatter en indre kjerne av tråder (2) inne i en hylseformet omhylling.

2. Bane ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at tverrstrengene (9) på samme måte som de langsgående strenger har en indre kjerne av trådbunter inne i en hylseformet omhylling.

3. Bane ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at den hylse-formede omhylling (3) er av en polyamidharpiks av typen MCD6 og formes under herding rundt strengene (8, 9) ved en bestemt herde-temperatur.

4. Bane ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at omhyllingen (3) rundt de langsgående strenger (8) er av et permanent materiale fra den materialgruppe som består av akryl, harpiks og uretan eller kombinasjoner av disse.

5. Bane ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at omhyllingen (3) for de langsgående strenger (8) er av et halvpermanent materiale fra samme materialgruppe som ifølge krav 4, men hvor materialenes hardhet er mindre.

6. Bane ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at omhyllingen (3) for de langsgående strenger (8) er av oppløsbart materiale fra en materialgruppe som består av polyvinylalkohol (PVA) og kalsiumalginat.

7. Bane ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at tverr strengene (9) er sammensatte strenger hvis enkelttråder eller -fibre er eks-trudert av en polyamidharpiks som går under benevnelsen MXD6.

8. Bane ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at kjernen i de langsgående strenger (8) består av sammensnodde tråder.

9. Bane ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at kjernen i de langsgående strenger (8) består av separate trådbunter (2) som er snodd sammen.

10. Bane ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at kjernen i de langsgående strenger (8) består av separate trådbunter (2) som er spunnet sammen.