-
Die Erfindung betrifft ein Papiermaschinensieb,
bestehend aus mindestens einem Einzelgewebe für die Papierseite und mindestens
einem Einzelgewebe für
die Laufseite, die jeweils aus einem Satz Schußfäden und Kettfäden bestehen,
wobei zumindest ein Teil der übereinander
angeordneten Einzelgewebe über
Bindefäden
miteinander verbunden sind.
-
In der papiererzeugenden Industrie
werden heute immer mehr Hochleistungs-Papiermaschinen mit Geschwindigkeiten
bis zu 2000 m/min und Arbeitsbreiten über 10 m eingesetzt. Die Blattbildungseinheit
ist dabei in aller Regel als Doppelsiebformer ausgeführt, in
vielen Fällen
auch als Spaltformer. Charakteristisch für die Maschinen ist, dass der
Blattbildungsvorgang sofort zwischen zwei Papiermaschinensieben
in einer relativ kurzen Entwässerungszone
stattfindet. Durch diese kurze Strecke und die hohe Produktionsgeschwindigkeit
reduziert sich die Zeit für
die Blattbildung auf einige Millisekunden. In diesem Zeitraum muß der Feststoffanteil
bzw. Trockengehalt der Faserstoffsuspension von ca. 1 % auf etwa
20 % angehoben werden. Das bedeutet für die Papiermaschinensiebe,
dass sie eine sehr hohe Entwässerungsleistung
besitzen müssen,
aber trotzdem keine Markie rungen im Papier hinterlassen dürfen und
eine hohe Faserunterstützung
bieten.
-
Ein weiterer wichtiger Punkt ist
die Querstabilität
der Siebbespannung, die maßgebend
ist für
die Gleichmäßigkeit
des Dicken- und Feuchtigkeitsprofils der Papierbahn. Gerade bei
den modernen Maschinen mit großen
Arbeitsbreiten sind die diesbezüglichen
Anforderungen sehr hoch angesetzt. Zur Verbesserung der Formation
werden in der Blattbildungszone mithin immer häufiger Formierleisten eingesetzt,
die wechselseitig auf den Laufseiten der Siebe angeordnet sind und
gegen diese gedrückt
werden. Dadurch kommt es zu einer schnell wechselnden, in Längsrichtung
verlaufenden Durchbiegung der Bespannung der Siebe.
-
Um diesen Anforderungen gerecht zu
werden und, um insbesondere eine Verbindung der Einzelgewebe der
Papierseite und der Laufseite miteinander zu erreichen, existieren
im Stand der Technik grundsätzlich
zwei unterschiedliche Lösungsansätze. Die
eine Lösung
ist dadurch charakterisiert, dass die beiden Einzelgewebelagen mittels
eines Schuß- oder
Querfadens miteinander verbunden werden. Eine andere Lösung sieht
vor, dass die Verbindung mittels eines Längs- oder Kettfadens erfolgt.
Vor allem wenn man unterschiedliche Kettdurchmesser auf der Lauf-
und der Papierseite einsetzen will, kommen diese bekannten Ansätze jedoch
nicht mehr in Frage.
-
Soll demgemäß die Ausbildung der beiden Einzelgewebe
speziell auf eine feine Papierseite mit dünnen Durchmessern und eine
grobe Laufseite mit dicken Durchmessern ausgerichtet sein, um dergestalt
zu hohen Stabilitätswerten
zu kommen, muß die Verbindung
beider Lagen durch einen Schuß, insbesondere
Bindeschuß,
erfolgen. Auch hierfür
bietet der Stand der Technik entsprechende Vorschläge.
-
So besteht die Möglichkeit beide Einzelgewebe
durch einen zusätzlichen
Binde- oder Heftfaden, der weder in das Bindungsbild des Obergewebes
(Papierseite) noch des Untergewebes (Laufseite) gehört, miteinander
zu verweben. Eine solche Lösung
ist beispielsweise durch das Papiermaschinensieb der
US 5,238,536 A bekannt, das
für das
Obergewebe eine Leinwandbindung vorsieht und für das Untergewebe eine Fünfschaftbindung.
Es existieren des weiteren auch Lösungsansätze mit zusätzlichen Heftfäden, die
gleichzeitig die Verbindung zwischen den beiden Gewebelagen herstellen
und darüber
hinaus als Füllfäden dienen.
Eine derartige Lösung
ist beispielsweise in der
US
5,518,042 A gezeigt.
-
Bei solchen bekannten Lösungen verändern die
zusätzlich
verwendeten Bindefäden
die an sich sehr homogene Oberseite, was in der Praxis teilweise
zu ungewollten Markierungen im Papier führt. Um dem zu begegnen werden
die Bindefäden
immer dünner
ausgebildet, was jedoch den Nachteil hat, dass die Dauerhaltbarkeit
für die
Verbindung der einzelnen Gewebelagen entsprechend abnimmt. Ferner hat
es sich beim praktischen Einsatz gezeigt, dass es zum „Durchschleifen" der Bindeschußfäden kommen kann,
was zur Trennung der Einzellagen führt und das Gewebe unbrauchbar
werden läßt.
-
Bei einer anderen bekannten Lösung werden komplette
Oberschüsse
durch Paare von bindenden Strukturfäden ersetzt. Dabei kann in
Abhängigkeit des
gewählten
Gewebetypes das Verhältnis
von echten Oberschüssen
durch Schuß-
oder Kettfäden
zu den Bindeschlußpaaren
variieren. So sind durch die PCT-Veröffentlichungen WO 99/06630
A1, und WO 99/06632 A1 derartige Gewebe bekannt, bei denen das Obergewebe
in der Art einer Leinwandbindung durch die Kombination zweier Bindeschußfäden realisiert
ist. Das Untergewebe ist bei diesen bekannten Lösungen wiederum in Form einer
Fünfschaftbindung
ausgebildet.
-
Trotz der guten Verbindung der beiden
Einzelgewebe miteinander besteht bei diesen bekannten Lösungen ein
wesentlicher Nachteil darin, dass an den Kreuzungspunkten der Bindeschüsse die Oberkette
der Papierseite nicht unterstützt
wird. Betrachtet man bei diesen bekannten Lösungen den Verlauf eines „vollständigen" Oberschusses, so
erkennt man, dass durch die alternierende Bindung von Oberschuß und Oberkette
beide Fäden
auf einem Höhenniveau
liegen, mit der Folge, dass sowohl die Kett- als auch die Schußverkröpfungen
in einer Ebene liegen. Durch den Einsatz der Bindepaare fehlt nun
diese Unterstützung
an allen Kreuzungsstellen und alle Fäden nehmen die hauptsächlichen
Kräfte entlang
ihrer jeweiligen Längsachse
auf, die an den Kreuzungsstellen in das Gewebeinnere zeigt. Dieser Nachteil
der fehlenden Unterstützung
entsteht insbesondere dann, wenn Oberschuß und Bindepaar in alternierender
Folge eingesetzt werden, also beispielsweise ein vollständiger Oberschuß einem
Bindepaar folgt und darauf wieder ein Oberschuß. Um dann die bevorzugt bekannte
Leinwandbindung zu realisieren, muß der nächstfolgende Oberschuß über den
Kettfaden verlaufen, der zuvor über
dem Kreuzungspunkt lag, und wird dadurch zusätzlich in das Gewebeinnere
gezogen. Dies führt
dazu, dass entweder jeder zweite Oberkettfaden tiefer im Gewebe
liegt oder keiner der Kettfäden
auf dem Niveau der Schußfäden liegen
kann. Dies führt
zu einem ungleichmäßigen Gewebeverlauf
auf der Papierseite, was zu unerwünschten Markierungen im Papier
führen
kann.
-
Ausgehend von diesem Stand der Technik, liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde die beschriebenen Nachteile im
Stand der Technik vermeiden zu helfen, insbesondere ein Papiermaschinensieb
zu schaffen, das sich durch hohe Festigkeitswerte auszeichnet, insbesondere
ein hohes Maß an Querstabilität hat und
dabei vergleichbare Entwässerungsleistungen
bietet, wie die bekannten Lösungen sowie
die Bildung von Markierungen im Papier vermeiden hilft. Eine derartige
Aufgabe löst
ein Papiermaschinensieb mit den Merkmalen des Patentanspruches 1
in seiner Gesamtheit.
-
Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil
des Patentanspruches 1 der jeweilige Bindefaden auf der Papierseite
an definierten Stellen Kettfäden
des Einzelgewebes übergreift,
die an ihrer gegenüberliegenden
Seite unter Anlage von mindestens einem Schußfaden dieses Einzelgewebes
untergriffen sind, wird die Verbindung der beiden Gewebelagen (Papierseite
und Laufseite) wiederum durch Bindefäden realisiert, die sich aber
dann in die Gewebestruktur der Papierseite vollständig integrieren
und dabei durch die spezielle Art der Verbindung die jeweils derart
erzeugte Bindestelle unterstützen,
so dass die Bindefäden
somit auf einer Ebene mit den Schüssen und den restlichen Kettfäden verbleiben. Mit
dieser Bindungsidee ist ein hochfestes Papiermaschinensieb erreicht,
mit sehr guter Entwässerungsleistung
und gleichmäßigem Aufbau,
insbesondere auf der Papierseite, so dass die nicht gewünschten Markierungen
im Papier vermieden sind.
-
Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist
erreicht, dass die Kettfäden
an den Stellen, wo sie durch den Bindefaden ins Gewebeinnere gezogen werden,
von unten durch den zugeordneten Schußfaden des Einzelgewebes der
Papierseite unterstützt sind.
Durch die funktionale Trennung von Ober- und Bindeschuß ist darüber hinaus
ermöglicht,
für den Oberschuß (Papierseite)
ein Material einzusetzen, das die Querstabilität des Gewebes unterstützt, also beispielsweise
ein Polyestermaterial, wohingegen bei den eingangs erwähnten bekannten
Lösungen bei
Verwendung eines Bindeschußpaares
beide Materialien gleich geartet und hinsichtlich der Lagenverbindung
zu optimieren sind, wobei üblicherweise
Polyamide Verwendung finden. Obwohl bei der erfindungsgemäßen Lösung nur
ein Bindefaden in einer vorgebbaren Betrachtungsebene verwendet
wird, verringert sich die Anzahl der Bindestellen, also der Kontakt
zwischen Bindeschuß und
Ober- bzw. Unterkette von Papierseite und Laufseite gegenüber den bekannten
Lösungen
nicht.
-
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Papiermaschinensiebes
ist vorgesehen, dass der Durchmesser des Bindefadens dem des Oberschusses
entspricht, was zu einer hohen Festigkeit der Verbindung zwischen
den Gewebelagen führt.
-
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Papiermaschinensiebes
sind Gegenstand der sonstigen Unteransprüche. Im folgenden wird das
erfindungsgemäße Papiermaschinensieb
anhand dreier verschiedener Ausführungsbeispiele
nach der Zeichnung näher
erläutert.
Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die
-
1 und 2 in der Art von Schnittbildern zwei
bekannte Verbindungslösungen
nach dem Stand der Technik,
-
3 eine
Draufsicht auf einen Ausschnitt der Ober- oder Papierseite des erfindungsgemäßen Papiermaschinensiebes,
-
4 und 5 Schnitte längs der
Linien A-A bzw. B-B in 3,
-
6 eine
Draufsicht auf die Ober- oder Papierseite einer zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Papiermaschinensiebes,
-
7 und 8 Schnitte längs der
Linien C-C und D-D in 6,
-
9 eine
Draufsicht auf die Ober- oder Papierseite eines dritten, der ersten
Ausführungsform entsprechenden
Ausführungsbeispieles
jedoch in Realisierung mit wechselnder Schußfolge des Ober- und Bindeschusses.
-
Des weiteren ist in allen verwendeten
Abbildungen die folgende Nummernzuordnung realisiert:
-
- 1
- Oberkette
- 2
- Oberschuß (mit Bindeschuß)
- 3'3
- Bindeschuß
- 4
- Oberschuß
- 5
- Unterkette
- 6
- Unterschuß
- 7
- Übergriff
- 8
- Untergriff
- 9
- Übergriff
durch Unterschuß 6
-
Bei der bekannten im Stand der Technik nachweisbaren
Lösung
nach der 1 besteht das Papiermaschinensieb
aus zwei Einzelgeweben, wobei in Blickrichtung auf die 1 gesehen, das obere Einzelgewebe
oder Obergewebe die Papierseite ausbildet und das darunterliegende
Einzelgewebe stellt die Laufseite oder das Untergewebe dar. Das obere
Einzelgewebe besteht aus einem Satz Schußfäden 2 als Oberschußfäden und
Kettfäden 1 als Oberkettfäden. Die
darunterliegende Laufseite ist gleichfalls aus einem Satz Schußfäden 6 als
Unterschußfäden und
Kettfäden 5 als
Unterkettfäden
gebildet. Als Bindungsart für
die Papierseite weist die bekannte Lösung eine Leinwandbindung auf
und das Untergewebe ist, bezogen auf einen Rapport als Fünfschaftgewebe
ausgebildet. Wie die 1 zeigt werden
die beiden Einzelgewebe über
einen Bindeschußfaden 3 miteinander
verbunden, wobei in die Zeichenebene hinein und aus dieser heraus
eine Vielzahl dahingehender Bindeschußfäden 3 (nicht dargestellt)
in Folge angeordnet sind und dergestalt die notwendige Verbindung
der Einzelgewebelagen für
das Papiermaschinensieb herstellen. Bei diesen bekannten Lösungen werden
die Bindefäden 3 in Richtung
des Gewebes vor und hinter den Oberschußfäden 2 zum Einsatz
gebracht, um die Verbindung der Einzelgewebelagen herzustellen,
so dass hierdurch die eigentlich sehr homogene Oberseite der Papierseite
des Siebes dergestalt nachteilig verändert wird, dass es in der
Praxis zu ungewollten Markierungen im Papier kommen kann. Damit
die bekannten Bindeschußfäden 3 demgemäß möglichst wenig
stören,
werden sie immer dünner
ausgebildet, so dass es beim Einsatz der bekannten Papiermaschinensiebe
zur Trennung der Einzelgewebelagen kommen kann und mithin zu einem
Versagen des Siebes als solches.
-
Bei der weiteren bekannten Lösung nach
der 2 werden demgegenüber zwei
Bindeschußfäden 3 und 3' eingesetzt,
deren Durchmesser insbesondere stärker gewählt ist, als der Durchmesser
des bekannten Bindeschußfadens 3 nach
der 1. Durch die Verwendung
der beiden Bindeschußfäden 3 und 3' ist an diesen
Stellen kein vollständiger
Oberschuß mehr
vorhanden, sondern die Leinwandbindung der Oberseite wird durch
die Kombination zweier Bindefäden 3, 3' realisiert.
Auch hier ist wiederum nur ein Teil des Papiermaschinensiebes im
Schnitt dargestellt und eine Vielzahl von Bindefäden 3 und 3' sind in verschiedenen
möglichen
Zeichenebenen in Hintereinanderanordnung vorhanden. Bei dieser bekannten
Lösung
ist ein wesentlicher Nachteil darin zu sehen, dass an den Kreuzungspunkten
der Bindeschüsse 3 und 3' die Oberkettfäden 1 nicht
unterstützt
sind. Auch bei dieser Lösung
kommt es zu Unregelmäßigkeiten
und mithin zu Markierungen im Papier, bezogen auf die Papierseite
des Siebes, da um die Leinwandbindung zu realisieren, der nächste Oberschuß über den
Kettfaden zu verlaufen hat, der zuvor über dem Kreuzungspunkt lag
und dadurch zusätzlich
in das Gewebeinnere gezogen wird. Somit liegt entweder jeder zweite
Oberkettfaden tiefer im Gewebe oder keiner der Kettfäden auf
dem Niveau der Schußfäden, was
zu den beschriebenen Nachteilen führt.
-
Im folgenden wird nunmehr die erfindungsgemäße Papiermaschinensieb-Lösung beschrieben, wobei der
Einfachheit halber und des besseren Verständnisses wegen für die nachfolgenden
aufgezeigten Lösungen
die selben Bezugszeichen entsprechend verwendet werden, wie bei
den bereits vorgestellten bekannten Lösungen.
-
Das erste Ausführungsbeispiel eines Papiermaschinensiebes
nach den 3, 4 und 5 ist an der Papierseite mit einer Leinwandbindung
versehen und auf der Unterseite oder Laufseite in der Art einer Fünfschaftbindung
ausgebildet. 3 zeigt
dabei ausschnittsweise die Draufsicht auf die Ober- oder Papierseite
des erfindungsgemäßen Papiermaschinensiebes
und der Schnitt A-A gemäß 4 betrifft die Ansicht des
Oberschusses ohne Bindeschuß, wohingegen
der Schnitt B-B die Ansicht des Oberschusses mit Bindeschuß nach der 3 betrifft.
-
Insbesondere die 5 zeigt wie die Verbindung der beiden
Einzelgewebelagen für
Papier- und Laufseite durch Bindefäden 3 realisiert ist,
wovon exemplarisch in 5 ausschnittsweise
der Verlauf eines derartigen Bindefadens 3 gezeigt ist,
der in die Gewebestruktur auf der Papierseite vollständig integriert
ist, in dem auf der Papierseite an definierten Stellen der jeweilige
Bindefaden 3 die zuordenbaren Kettfäden 1 des Einzelgewebes übergreift,
die an ihrer gegenüberliegenden
Seite unter Anlage von mindestens einem Schußfaden 2 dieses Einzelgewebes untergriffen
sind. Dieser Übergriff
bzw. Untergriff ist in der 5 mit
den Bezugszeichen 7 und 8 wiedergegeben. Durch
die derartige Anordnung, bei der ein Kettfaden 1 unter
Anlage von dem zuordenbaren Bindefaden 3 übergriffen
und von dem zuordenbaren Oberschußfaden 2 untergriffen
ist, wird die Bindestelle von der Gegenseite her unterstützt, so
dass sichergestellt ist, dass diese auf einer Ebene mit den sonstigen
Schuß-
und Kettfäden 4 bzw. 1 verbleibt.
Der Oberschußfaden 2 verläuft also
auch gleichmäßig an der
Stelle, an der eine Gewebebindung vorgenommen ist, ohne in das Untergewebe
eingebunden zu werden. Nur an den Stellen, an denen der Bindeschuß 3 über die
Oberkette verläuft,
wird ein kurzer Austausch von Oberschuß 2 und Bindeschuß 3 vorgenommen.
Hierdurch werden die dazwischen liegenden Kettfäden 1 an den Stellen,
wo sie durch den Bindefaden 3 ins Gewebeinnere gezogen
werden, in Blickrichtung auf die 5 gesehen
von unten durch den Oberschußfaden 2 gestützt, wobei
zur Abstützung
auch noch die im Durchmesser stärker
dimensionierten Kettfäden 5 des
Unterschusses 6 mit beitragen, insbesondere der Unterkettfaden 5,
der in vertikaler Ausrichtung unter dem unter- und übergriffenen Kettfaden 1 liegt.
-
Wie sich des weiteren aus der 5 ergibt, begrenzt der jeweilige
Bindeschußfaden 3 an
der Stelle des Übergriffes 7 des
zuordenbaren Kettfadens 1 zu diesem ein Winkelmaß, das dem
entsprechend gebildeten Winkelmaß des untergreifenden Schußfadens 2 an
dieser Stelle gleich ist. Diese Winkelmaße liegen nach Art der Papiermaschinensieb-Ausbildung
in diesen Bereichen zwischen 90° und
130 °. Durch
diese Winkelmaße
entsteht eine Art Dachfläche
und zwar einmal auf der Seite des Übergriffes 7 und in
umgekehrter Weise an der Stelle des Untergriffes 8, was
sich für
das Einbindungsverhalten und das Gesamtkräfteverhalten des Papiermaschinensiebes
als günstig
erweist.
-
Die bezogen auf einen Rapport als
Fünfschaftbindung
ausgebildete erfinderische Bindungslösung sieht vor, dass von den
Schußfäden 6 des
Untergewebes vier Kettfäden 5 untergriffen
und ein Kettfaden 5 in Folge übergriffen ist, wobei der jeweilige Bindeschußfaden 3 an
der Stelle dieses Übergriffes 9 schräg ansteigend
vom Untergewebe ins Obergewebe wechselt. Der jeweilige Bindeschußfaden 3 hat
im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der jeweilige Schußfaden 2 des
Einzelgewebes auf der Papierseite. Des weiteren sind die Kettfäden 5 sowie
die Schußfäden 6 des
Untergewebes, also auf der Laufseite, im Durchmesser jeweils stärker dimensioniert als
die zuordenbaren Fadensysteme auf der Ober- oder Papierseite des
Papiermaschinensiebes. Bezogen auf die Ober- oder Papierseite des
Siebes ist in Folge der jeweilige Übergriff 7 des jeweiligen
Bindefadens 3 bezogen auf einen Schußfaden 2 von drei dazwischen
liegenden Kettfäden 1 getrennt,
wobei an der Stelle des mittleren Kettfadens 1 dieser Dreiergruppe
der Bindeschußfaden 3 einen
darunterliegenden Kettfaden 5 kurz vor dem Übergriff 9 durch den
Unterschuß 6 untergreift.
Durch die funktionale Trennung von Oberschußfäden 2 des Obergewebes und
Bindeschußfäden 3 können diese
aus unterschiedlichen Materialien bestehen, vorzugsweise bestehen
zur Erhöhung
der Querstabilität
des Siebes die Oberschußfäden 2 aus
einem Polyesterwerkstoff und die Bindeschußfäden 3 aus einem Polyamidwerkstoff.
-
Der Oberschußfaden 4 nach der 4 entspricht von seiner
Ausgestaltung dem Oberschußfaden 2 mit
davor liegendem gezeigten Bindeschußfaden 3. Die unterschiedliche
Nummerierung wurde nur gewählt,
um in der Darstellung nach der 3 ein
besseres Verständnis
des Gewebemusters in der Draufsicht zu erreichen.
-
Bei der geänderten Ausführungsform
nach den 6, 7 und 8 entspricht diese Ausführungsform weitgehend
der zunächst
beschriebenen ersten Ausführungsform;
nur anstelle einer Fünfschaftunterseite wurde
hier für
das Untergewebe bzw. die Unterseite (Laufseite) eine Vierschaftbindung
eingesetzt. Bei der dahingehenden Vierschaftbindung nach der 8 wird der vom Bindefaden 3 übergriffene
und vom Oberschußfaden 2 untergriffene
Kettfaden 1 wiederum von einem vertikal darunter liegenden Kettfaden 5 des
Untergewebes abgestützt,
wobei an der Abstützungsstelle
der Unterschußfaden 6 über dem
Unterkettfaden 5 verläuft.
Die Einbindung des Bindefadens 3 erfolgt dann für das Untergewebe
im Bereich von drei hintereinander folgenden Unterkettfäden 5,
wobei der mittlere Unterkettfaden 5 einer Dreiergruppe
von dem Bindefaden 3 und die beiden benachbarten Unterkettfäden 5 dergestalt
von dem Bindefaden 3 übergriffen
sind. Die dachartige Ausgestaltung im Bereich des Übergriffes 7 für den oberen Kettfaden 1 findet
dann in paralleler Anordnung seine Entsprechung, bei dem darunterliegenden Übergriff 9 des
abstützenden
Unterkettfadens 5 durch den Unterschußfaden 6.
-
Bei der Ausführungsform nach der 9 erfolgt ein Wechsel der
Reihenfolge von Oberschuß 2 mit
Bindeschuß 3 mit
der Folge, dass alle Flottierun gen der Kettfäden 1 an der Oberseite
trotz der leicht versetzt zueinander angeordneten Bindungspunkte die
gleiche Länge
L haben. Dadurch wird gewährleistet,
dass die Kettverkröpfungen
sowohl in Querrichtung als auch in Längsrichtung in einer Ebene
an der Oberseite liegen, was sich günstig im Hinblick auf eine
geringe mögliche
Markierung des Papiers sowie auf eine hohe Festigkeit des Siebes
auswirkt. Mit der erfindungsgemäßen Papiermaschinensieb-Lösung ist
ein hohes Maß an
Stabilität
erreicht; das Sieb hat eine sehr gute Entwässerungsleistung und läßt sich darüber hinaus
auch kostengünstig
herstellen.