DE19732879C2 - Mehrlagiges Sieb für den Naßbereich einer Papiermaschine und damit hergestelltes Produkt - Google Patents
Mehrlagiges Sieb für den Naßbereich einer Papiermaschine und damit hergestelltes ProduktInfo
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- D21F1/0027—Screen-cloths
- D21F1/0036—Multi-layer screen-cloths
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein mehrlagiges Sieb für den
Naßbereich einer Papiermaschine, insbesondere für die Tissue-
Herstellung, mit zumindest zwei aus Fäden, vorzugsweise
verwobenen Fäden hergestellten Lagen, die durch mit den Lagen
verflochtene zusätzliche Fäden miteinander verbunden sind und
ein damit hergestelltes Produkt.
Ein derartiges mehrlagiges Sieb ist aus der US-PS 5 219 004
bekannt.
Bei der Herstellung von Papier und insbesondere Tissue-Papier
ist es bekannt, im Naßbereich durch gezielte selektive
Entwässerung durch das Sieb über bestimmte Bereiche durch
differenzierte Ablagerung der Fasern abwechselnd ein hohes
und ein niedriges Flächengewicht vorzusehen. An Stellen, wo
das Sieb durchlässiger ist für das abfließende Wasser, d. h.
in den sogenannten offenen Zonen, lagern sich mehr Fasern ab
als in den sogenannten geschlossenen Zonen. Üblicherweise
werden die geschlossenen und offenen Zonen dadurch gebildet,
daß Schuß- und/oder Kettfäden des das Sieb bildenden Gewebes
in unterschiedlicher Beabstandung zueinander angeordnet
werden, wobei nach der Maschinenrichtung und nach der dazu
senkrechten Querrichtung unterschieden wird.
Dadurch ist es möglich, Papier, z. B. Seiden- oder auch
Tissue-Papier, mit einer netzwerkähnlichen Struktur zu
erzeugen, in dem die normalerweise flächige, homogene, gegen
äußere Kräfte normalerweise unflexible Struktur des
getrockneten Seiden- oder Tissue-Papiers durch die bei der
Blattbildung im makroskopischen Bereich erzeugten
Flächengewichtsunterschiede in eine flächige, inhomogene,
netzwerkähnliche Struktur überführt wird, die bei
Beanspruchung durch äußere Kräfte flexibel reagiert. Dabei
ist Papier ebenso wie konventionelles Seiden- oder Tissue-
Papier ein flächiges Gebilde, bei dem die einzelnen Fasern
fest in dessen Gefüge verankert sind. Aufgrund der Einbindung
der Fasern in das Gefüge ergibt sich bei makroskopisch
homogenem Flächengewicht eine unflexible, steife Struktur. Im
ungekreppten Zustand hat Seiden- oder Tissue-Papier sehr
niedrige Dehnungswerte, im Bereich < = 6%. Durch den
üblicherweise bei der Herstellung von Tissue-Papier
vorgenommenen Kreppvorgang wird das Tissue-Papier gegenüber
der Beanspruchung durch äußere Kräfte flexibler, jedoch
überwiegend in Maschinenrichtung. Die bei homogener
Papierstruktur durch Kreppung erzielbare höhere Flexibilität
in Maschinenrichtung äußert sich in einem erhöhten
Arbeitsvermögen mit der Folge größerer Dehnbarkeit in
Maschinenrichtung.
Durch Überführung der flächigen, homogenen Struktur in
netzwerkartige, flächige, inhomogene Struktur kann die
Flexibilität des Papiers und damit auch eines Seiden- oder
Tissue-Papiers zusätzlich verbessert werden, wobei diese
Verbesserung nicht auf die Maschinenlaufrichtung beschränkt
ist, sondern auch in Maschinenguerrichtung erzielt werden
kann.
Wie bereits ausgeführt wurde, wird die netzwerkähnliche
Struktur durch Variation des Flächengewichtes erreicht, wobei
Bereiche hohen Flächengewichtes und Bereiche niedrigen
Flächengewichtes im makroskopischen Bereich einander
abwechseln. Die Variation des Flächengewichtes wird erreicht
durch Variation der Entwässerungsfähigkeit des Siebes. Dort,
wo sich entsprechend den vorstehenden Ausführungen viele
Fasern ablagern, spricht man von einer Zone hohen
Flächengewichtes. Dort, wo sich wenige Fasern ablagern,
spricht man von einer Zone niedrigen Flächengewichts.
Aufgrund örtlich verschiedener Entwässerungsleistung des
Siebes gibt es zusätzlich parallel zur Sieboberfläche
partielle Strömungen, wodurch die Fasern mehr oder weniger
stark ausgerichtet werden, ähnlich wie bei der Erzeugung von
echten Wasserzeichen.
Es ist bekannt, Zonen unterschiedlicher Entwässerungsleistung
durch Siebverengungen zu erreichen, indem Zonen im Sieb durch
Kunststoff-Kleber bzw. Farbe etc. verschlossen werden (z. B.
WO 93/00474).
Eine Variation der Offenheit des Siebes kann auch durch die
Kombination verschiedener Webmuster erfolgen. Dabei kann das
Basisgewebe des strukturbildenden Siebes ein- oder mehrlagig,
bevorzugt aber zweilagig sein. Wie im Zusammenhang mit der
US-PS 5 219 004 bereits erwähnt wurde, ist es bereits
bekannt, die Lagen durch zusätzliche Fäden miteinander zu
verbinden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein mehrlagiges
strukturgebendes Sieb der eingangs genannten Art zu schaffen,
welches auf einfache Weise ermöglicht, zur Herstellung eines
verbesserten Produktes die genannten modifizierten
Entwässerungseigenschaften einzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
zusätzlichen Fäden zusammen mit den die Lagen bildenden Fäden
über die Breite und die Länge des Siebes verteilte
Verengungsstellen bilden, durch die deutlich weniger Wasser
abfließen kann als durch die benachbarten Bereiche.
Diese Lösung kennzeichnet sich dadurch aus, daß die für das
Verbinden der Lagen des Siebes verwendeten zusätzlichen Fäden
genutzt werden, die geschlossenen Zonen bzw. im wesentlichen
geschlossenen Zonen des Siebes zu bilden, wobei die im
wesentlichen offenen Zonen in den Bereichen des Siebes
gebildet sind, wo die zusätzlichen Fäden die Maschen im
Basisgewebe nicht verschließen. Somit erzielt man mit den
zusätzlichen Fäden eine Doppelfunktion. Mit einem solchen
Sieb läßt sich ein wesentlich verbessertes Papierprodukt,
insbesondere Seiden- oder Tissue-Papier herstellen.
In vorteilhafter Weiterbildung dieser Lösung können die
zusätzlichen Fäden Verengungsstellen bildend z. B. in
Maschinenrichtung verlaufen und an vorbestimmten Stellen an
der Oberseite des Siebes bzw. der dort befindlichen Lage
erscheinen und diese als Verengungsstellen in
Aneinandergruppierung oder Aneinanderreihung in verschiedenen
Richtungen Verengungsbereiche bilden, die als Muster über die
Fläche des Siebes erscheinen. Diese Stellen bilden im Papier
bzw. im Tissue-Papier makroskopische Bereiche niedrigen
Flächengewichtes, d. h. Strukturen mit einer niedrigeren
Ablagerung von Fasern als in den benachbarten Bereichen,
wodurch das Dehnungsverhalten in Längs- und Querrichtung,
insbesondere aber in Querrichtung vorteilhafterweise
beeinflußt wird. Das bedingt sich dadurch, daß mit bestimmter
Ausrichtung die Flächenanteile geringen Flächengewichtes zu
einer Schwächung im Vergleich mit einer homogenen Struktur
führen, wodurch die angesprochene erhöhte Flexibilität der
inhomogenen gegenüber der homogenen Struktur erreicht wird.
Die auf vorgenannte Weise erzielbaren, nach einer vorgebbaren
Struktur im Fasernetzwerk eines Papiers, insbesondere eines
Seiden- oder Tissue-Papiers, anordenbaren
Flächengewichtsunterschiede führen demnach zu einer,
insbesondere für Tissue-Papiere wünschenswerten, Erhöhung des
Arbeitsaufnahmevermögens in Längs- und Querrichtung.
Wenn beispielsweise die Verengungsstellen zur Bildung von
Längenabschnitten schräg zur Maschinenrichtung des Siebes
aneinandergereiht sind, so wird quer zur Maschinenrichtung
eine größere Flexibilität erreicht, und zwar in Ergänzung zur
Flexibilität in Maschinenrichtung, die die Flexibilität durch
Kreppen noch verbessert.
Im gleichen Sinne können die Verengungsstellen zur Bildung
von Längenabschnitten auch teilweise senkrecht zur
Maschinenrichtung und teilweise in Maschinenrichtung
aneinandergereiht sein.
Hinsichtlich einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit können
die Längenabschnitte auch abwechselnd in entgegengesetzten
Richtungen ausgerichtet sein. Die Längenabschnitte können
aber auch innerhalb der gleich ausgerichteten Ausrichtungen
gruppenweise parallel verlaufend angeordnet sein.
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung können die
Verengungsstellen zur Bildung von Zickzack- oder gewellten
Verläufen aneinandergereiht sein.
Die Verengungsstellen können so angeordnet sein, daß sich
geschlossene oder zumindest teilweise offene, aber auch
kontinuierliche Verläufe bilden. Auch kann die Anordnung der
Verengungsstellen so sein, daß diskontinuierliche Verläufe
alleine oder zusammen mit kontinuierlichen Verläufen
vorhanden sind.
Ein mit einem derartigen Sieb hergestelltes Papierprodukt,
insbesondere Seiden- oder Tissue-Pagier, hat erheblich
verbesserte Eigenschaften insbesondere hinsichtlich der
sogenannten Haptik bzw. Weichheit. Es ergibt sich ein
positiver Einfluß auf Trocken- und Naßfestigkeit sowie eine
positive Rückwirkung auf den Kreppvorgang, die Trocknung, das
Pressen und die Entwässerung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen
rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes
mehrlagiges Sieb;
Fig. 1a eine Schnittansicht durch das Sieb gemäß Fig. 1
entlang der Schnittlinie a-a;
Fig. 1b eine Schnittansicht durch das Sieb gemäß Fig. 1
entlang der Schnittlinie b-b;
Fig. 2 bis 5 Draufsichten auf verschiedene Strukturmuster
von Tissue-Papieren, hergestellt mit mehrlagigen
Sieben ähnlich denen der Fig. 1;
Fig. 6 bis 12 schematische Darstellungen weiterer
mehrlagiger Siebe mit unterschiedlicher Gestaltung
der Lagenanordnung von zusätzlichen Fäden als
Verbindungsfäden;
Fig. 13a ein herkömmliches flächiges, homogenes Tissue-
Papier vor und nach Aufbringen einer Streckkraft
(Pfeile); und
Fig. 13b ein erfindungsgemäßes flächiges, inhomogenes,
netzwerkähnliches Tissue-Papier, ebenfalls vor und
nach Aufbringen einer Streckkraft (Pfeile).
Das doppellagige Sieb ist als Gewebe ausgebildet, und zwar
mit einem Obergewebe 10 und einem Untergewebe 11. Die
Maschinenrichtung des Siebs ist durch den Pfeil A
gekennzeichnet. Hierbei können die Fäden 12a des Obergewebes
(papierberührte Seite) in Abhängigkeit vom gewählten
Webprozeß als Kettfäden, aber auch als Schußfäden ausgebildet
sein, bevorzugt aber als Kettfäden. Gleiches gilt
entsprechend umgekehrt für die Fäden 12b des Obergewebes. In
gleicher Weise gilt dies entsprechend für die Fäden 13a bzw.
13b des Untergewebes.
In diesem Ausführungsbeispiel verlaufen zusätzliche Fäden 14
als Verbindungsfäden 14 in der gleichen Richtung und parallel
zu den Fäden 12a derart, daß entsprechend der Darstellung in
Fig. 1b die zusätzlichen Fäden 14 zwischen den Fäden 13b und
Fäden 13c des Untergewebes 11 verlaufen und an den aus Fig. 1
ersichtlichen Stellen Maschen 15 schließen, indem sie dort an
der Oberseite des Obergewebes 10 erscheinen und oberhalb von
Fäden 12c des Obergewebes verlaufen. Dort bilden die
zusätzlichen Fäden 14 Verengungsstellen 16 in
Maschinenlaufrichtung. Schräg zur Maschinenrichtung A
aneinandergereiht ergeben diese Verengungsstellen 16 als
Längenabschnitte ausgebildete Verengungsbereiche 17. Rein
beispielhaft sind jeweils in einer Richtung verlaufend zwei
parallele Verengungsbereiche 17 und 18 vorgesehen.
Abwechselnd sind solche Verengungsbereiche in z. B.
zueinander senkrecht verlaufenden Richtungen über die
Sieboberfläche vorgesehen, so daß ein Muster von
Verengungsbereichen gebildet wird. Diese Verengungsbereiche
bilden die bereits erwähnten Zonen niedrigen Flächengewichtes
beim auf diesem Sieb hergestellten Seiden- oder Tissue-
Papier, um diesem die gewünschte flächige, inhomogene,
netzwerkähnliche Struktur hoher Flexibilität bei
Beanspruchung zu geben. Eine derartige Struktur mit
verschiedenen Gestaltungen ist den Fig. 2 bis 5 zu
entnehmen. Fig. 2 zeigt ein Produkt, das mit einer
Siebstruktur gemäß Fig. 1 erzeugt wurde. Dabei bilden die
dunkel gekennzeichneten Flächenanteile die vorerwähnte
netzwerkähnliche Struktur. Dadurch wird eine zusammenhängende
Zone hohen Flächengewichtes gebildet. Das gleiche gilt für
das Produkt gemäß Fig. 3, 4 und 5. Für die Produkte gemäß
Fig. 2, 3, 4 und 5 können die dunkel dargestellten
Flächenanteile, die hohes Flächengewicht bedeuten, auch
solche mit geringem Flächengewicht sein und die hell
dargestellten Flächenanteile, die geringes Flächengewicht
bedeuten, entsprechend auch solche mit hohem Flächengewicht
sein (siehe am Beispiel der Fig. 2a, 3a). Dann bilden die
hell dargestellten Flächenanteile die vorerwähnte
netzwerkähnliche Struktur.
Weitere Abwandlungen der Siebstruktur sind schematisch den
Fig. 6 bis 8 zu entnehmen. Bei einem Produkt, das mit
einer Siebstruktur gemäß Fig. 7 oder 8 hergestellt wurde,
bilden die Flächenanteile geringen Flächengewichtes die
vorerwähnte netzwerkähnliche Struktur.
Wie Fig. 13a beim herkömmlichen Tissue-Papier verdeutlicht,
ist nahezu keine Längenänderung des Tissue-Papiers beim
Aufbringen einer Streckkraft feststellbar, wohl aber bei dem
Tissue-Papier gemäß Fig. 13b.
Claims (23)
1. Mehrlagiges Sieb für den Naßbereich einer Papiermaschine,
hergestellt aus Fäden, vorzugsweise gewebten Fäden mit
zumindest zwei Lagen (10, 11), die durch mit den Lagen
(10, 11) verflochtene zusätzliche Fäden (14) miteinander
verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
die zusätzlichen Fäden (14) zusammen mit den die Lagen
(10, 11) bildenden Fäden (12a, 12b, 12c; 13a, 13b, 13c)
über die Breite und die Länge des Siebes verteilte
Verengungsstellen (16) bilden, durch die deutlich weniger
Wasser abfließen kann als durch benachbarte Bereiche.
2. Mehrlagiges Sieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die zusätzlichen Fäden (14) Verengungsstellen (16)
bildend in Maschinenrichtung (A) verlaufen und an
vorbestimmten Stellen an der Oberseite des Siebes (10)
bzw. der dort befindlichen Lage erscheinen und diese als
Verengungsstellen in Aneinandergruppierung oder
Aneinanderreihung in verschiedenen Richtungen
Verengungsbereiche (17, 18) bilden, die als Muster über
die Fläche des Siebes erscheinen.
3. Mehrlagiges Sieb nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verengungsstellen (16) zur Bildung von
Längenabschnitten (17, 18) schräg zur Maschinenrichtung
(A) aneinandergereiht sind.
4. Mehrlagiges Sieb nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verengungsstellen (16) zur Bildung von
Längenabschnitten (17, 18) teilweise senkrecht zur
Maschinenrichtung (A) und teilweise in Maschinenrichtung
aneinandergereiht sind.
5. Mehrlagiges Sieb nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Längenabschnitte (17, 18) abwechselnd in
entgegengesetzten Richtungen ausgerichtet sind.
6. Mehrlagiges Sieb nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Längenabschnitte (17, 18) innerhalb der gleich
ausgerichteten Ausrichtungen gruppenweise parallel
verlaufend angeordnet sind.
7. Mehrlagiges Sieb nach mindestens einem der Ansprüche
1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verengungsstellen (16) zur Bildung von Zickzack- oder
gewellten Verläufen aneinandergereiht sind.
8. Mehrlagiges Sieb nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verengungsstellen (16) so angeordnet sind, daß sich
geschlossene Verläufe bilden.
9. Mehrlagiges Sieb nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verengungsstellen so angeordnet sind, daß sich
teilweise offene Verläufe bilden.
10. Mehrlagiges Sieb nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verengungsstellen so angeordnet sind, daß sich
kontinuierliche Verläufe bilden.
11. Mehrlagiges Sieb nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verengungsstellen so angeordnet sind, daß sich
diskontinuierliche Verläufe bilden.
12. Mehrlagiges Sieb nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verengungsstellen so angeordnet sind, daß sich
kontinuierliche und diskontinuierliche Verläufe bilden.
13. Papierprodukt, insbesondere Tissue-Produkt, mit
makroskopischen Bereichen niedrigeren und makroskopischen
Bereichen höherer Flächengewichte,
dadurch gekennzeichnet, daß
besondere Bereiche niedrigeren Flächengewichtes zwischen
Bereichen höheren Flächengewichtes oder besondere
Bereiche höheren Flächengewichtes zwischen Bereichen
niedrigeren Flächengewichtes in Aneinandergruppierung
oder Aneinanderreihung in verschiedenen Richtungen
angeordnet sind und als Muster über die Fläche des
Produktes erscheinen.
14. Papierprodukt nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die besonderen Bereiche zur Bildung von Längenabschnitten
schräg zur Maschinenrichtung aneinandergereiht sind.
15. Papierprodukt nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die besonderen Bereiche zur Bildung von Längenabschnitten
teilweise senkrecht zur Maschinenrichtung (A) und
teilweise in Maschinenrichtung aneinandergereiht sind.
16. Papierprodukt nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Längenabschnitte abwechselnd in entgegengesetzten
Richtungen ausgerichtet sind.
17. Papierprodukt nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Längenabschnitte innerhalb der gleich ausgerichteten
Ausrichtungen gruppenweise parallel verlaufend angeordnet
sind.
18. Papierprodukt nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die besonderen Bereiche zur Bildung von Zickzack- oder
gewellten Verläufen aneinandergereiht sind.
19. Papierprodukt nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die besonderen Bereiche so angeordnet sind, daß
geschlossene Verläufe gebildet sind.
20. Papierprodukt nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die besonderen Bereiche so angeordnet sind, daß teilweise
offene Verläufe gebildet sind.
21. Papierprodukt nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die besonderen Bereiche so angeordnet sind, daß
kontinuierliche Verläufe gebildet sind.
22. Papierprodukt nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die besonderen Bereiche so angeordnet sind, daß
diskontinuierliche Verläufe gebildet sind.
23. Papierprodukt nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die besonderen Bereiche so angeordnet sind, daß
diskontinuierliche und kontinuierliche Verläufe gebildet
sind.
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