-
Entwäs serungselement Die Erfindung betrifft ein Entwässerungselement
aus einem Gewebe, das mono- und multifile Filamente hoher Festigkeit und geringer
Dehnung sowie Fasermaterial enthält und gegebenenfalls ein- oder beidseitig mit
einer Vliesauf lage versehen ist.
-
Es ist hierbei in erster Linie an Siebe und Filze bzw.
-
Siebfilze für Maschinen zur Herstellung von Papier, Pappe, Zellstoff
und ähnlichem Material gedacht, jedoch ist der Ausdruck Entwässerungselement allgemein
zu verstehen und soll beispielsweise auch Filterelemente und Transporttücher für
die Asbestzement-Industrie umfassen. Bei der Konstruktion der Gewebe für solche
Entwässerungselemente sind verschiedene Anforderungen zu erfüllen, die miteinander
unvereinbar zu sein scheinen.
-
Die Entwässerungselemente sollen eine hohe Durchlässigkeit aufweisen,
ob sie nun als Naß- oder Trockensieb, als Filz in der Naßpressen- oder Trockenpartie
der Papiermaschine o.dgl. eingesetzt werden.
-
Verwendet'man zur Herstellung der Gewebe Mono- oder Multifilamente,
so erreicht man ohne weiteres eine hohe Durchlässigkeit, weil die Fäden glatt sind
und deswegen den Durchtritt von Wasser bzw. Luft nicht behindern. Die gleiche Eigenschaft
führt
jedoch auch zu dem Problem, daß die Gewebe zum Schieben neigen,
d.h. die Kett- und Schußfäden rutschen aufeinander ab. Dadurch wird nicht nur das
Maschenbild, sondern auch die Festigkeit des Gewebes beeinträchtigt, so daß es als
Entwässerungselement unbrauchbar wird. Man ist daher gezwungen, zur Fixierung des
Gewebes eine besondere, meist chemische Zweckbehandlung durchzuführen.
-
Auch als Trägergewebe von Nadelfilzen sind Gewebe aus Filamenten nicht
gut geeignet, weil die Befestigung des Faservlieses durch Aufnadelung schwierig
ist und die Filamente durch die Nadeln verletzt werden können, was bei Trägergeweben
aus Schuß- und Kettfäden von Garnen weniger der Fall ist.
-
Solche Gewebe sind meist auch ohne besondere Nachbehandlung schiebefest.
Dafür muß man die erheblich größere Dichte des Gewebes und damit geringere Durchlässigkeit
in Kauf nehmen. So hat etwa ein Streicagarn-Gewebe nur einen Bruchteil der Entwässerungsleistung
eines gleich schweren Monofilament-Gewebes derselben Bindungsart.
-
Hinzu kommt, daß Garne eine gewisse Kompressibilität ihres Querschnittes
aufweisen. Diese Kompressibilität ist jedoch bei Entwässerungselementen und insbesondere
für Trägergewebe von Nadelfilzen nachteilig, da die Fäden unter dem Druck, die das
Entwässerungselement beim Durchgang zwischen den Preßwalzen erfährt, ihren ursprünglich
runden Querschnitt im Gebrauch allmählich verlieren, sich abflachen und dabei die
Fadenzwischenräume desGewebes verkleinern. Schon dadurch wird die Wasserdurchlässigkeit
beeinträchtigt; je kleiner aber diese Fadenzwischenräume sind, desto eher werden
sie auch von Schmutz verstopft.
-
Ferner weisen die aus Spinnfasern gesponnenen Fäden bei gleicher Festigkeit
einen wesentlich größeren Querschnitt auf als
Fäden, die aus einem
oder mehreren, gegebenenfalls verzwirnten synthetischen monofilen oder multifilen
Filamenten von unbegrenzter Länge bestehen. Ihr Gewicht muß also zwangsläufig größer
gewählt werden, was vor allem bei Nadelfilzen unerwünscht ist, wo das Trägergewebe
einen beträchtlichen Teil des Gesamtgewichtes ausmacht.
-
Man ist daher bestrebt, die Entwässerungselemente und insbesondere
die Trägergewebe von Nadelfilzen unter Verwendung von mono- oder multifilen Filamenten
herzustellen, um deren große Festigkeit und geringe Radial-Kompressibilität nutzbar
zu machen.
-
Aufgabe der Erfindung ist die Konstruktion eines Entwässerungselementes
aus solchen Filamenten, das sich durch hohe Entwässerungsleistung auszeichnet, gleichwohl
aber schiebefest ist und sich zudem gut als Trägergewebe für Nadelfilze eignet.
-
Das erfindungsgemäße Entwässerungselement, mit dem diese Aufgabe gelöst
wird, ist gekennzeichnet durch in Kette und/oder Schuß liegende Textilkabel aus
mehreren, in ganz oder teilweise entspanntem iustand verzwirnten Core-Spun-Fäden
mit einem Kern aus wenigstens einem endlosen Filament und einer Ummantelung aus
Fasermaterial.
-
Der Ausdruck "Core-Spun-Faden" wird hier in allgemeinerem Sinn verwandt,
als es heute meistens geschieht. Seit Anfang der 60er Jahre bezeichnet man mit Core-Spun-Fäden
bzw. -Garnen kernummantelte Textilgarne einer speziellen Stretchgattung.
-
tx Prinzip wird hierbei ein meist sehr elastischer Kernfaden (Seele),
als Träger der mechanischen Eigenschaften, mit einer Mantelfaser umsponnen, die
Aussehen und Griff bestimmt. Kernmaterial sind vorzugsweise Elastomer-Fäden, Gummi-Fäden
o.dgl., während als Mantelmaterial insbesondere Stapelfasern fast jeder Art dienen
können.
-
Im Gegensatz zu diesen Stretchgarnen enthalten die Core-Spun-Fäden
des erfindungsgemäßen Entwässerungelementes endlose Filamente hoher Festigkeit und
geringer Dehnung. Die Filamente werden jedoch ebenfalls in elastisch gedehntem Zustand
mit dem Fasermaterial umsponnen, und zwar einzeln oder auch zu mehreren gebündelt.
Im letzteren Fall ist es möglich, eine Mehrzahl miteinander bereits verzwirnter,
ebenfalls endloser Filamente zu ummanteln. Die so erhaltenen Core-Spun-Fäden werden
nach Verminderung oder Beseitigung ihrer Dehnung zu mehreren miteinander verzwirnt.
Das Textilkabel kann also miteinander verzwirnte Fäden aus je einem mit Fasermaterial
umsponnenen mono-oder multifilen Filament von unbegrenzter Länge enthalten.
-
Insbesondere bestehen die Filamente oder/und das die Ummantelung bildende
Fasermaterial aus Synthetics, insbesondere Polyamid bzw. Polyester.
-
Vorzugsweise hat das Fasermaterial der Ummantelung eine wesentlich
höhere Feinheit als die Filamente, wobei der Unterschied je nach der Zahl der in
einem Core-Spun-Faden vereinigten Filamente 1 bis 2 Größenordnungen oder mehr betragen
kann.
-
Derartige Textilkabel vereinen die Vorzüge der mono- oder multifilen
Filamente mit denen der aus Spinnfasern gesponnenen Fäden, d.h. sie ähneln in ihrer
Festigkeit und Struktur den ersteren, in ihrer Oberflächenbeschaffenheit jedoch
den letzteren. Die aus ihnen hergestellten Gewebe sind daher ebenso durchlässig
wie reine Filament-Gewebe und haben mindestens eine so hohe Entwässerungsleistung
als diese; andererseits ist die Maschen-Stabilität in der Regel sogar größer als
die eines Streichgarntuches, so daß es auch bei starken mechanischen Beanspruchungen
nicht zu einer Zerstörung des Maschenbildes kommt. Die Fixierung der Kreuzungspunkte
wird von den Ummantelungen der Filamente übernommen, so daß Kette und Schuß nicht
aufeinander verrutschen können. Die Ummantelungen bewirken ferner, daß der Fadenquerschnitt
nach einer Verformung durch Preßdrücke normal zum Gewebe immer wieder seine ursprüngliche
Gestalt annimmt,
während die Filamente dem Gewebe die mechanischen
Eigenschaften in Längs- und Querrichtung verleihen. Es ist daher möglich, ein relativ
leichtes und doch festes Gewebe mit weiten Maschenöffnungen herzustellen, das sich
für Entwässerungselemente von Papiermaschinen hervorragend eignet. Besonders wertvoll
ist es als Trägermaterial für Nadel£ilze, da seine Struktur die Aufnadelung des
Vlieses erleichtert.
-
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Entwässerungselemente besteht
darin, daß die beschriebenen Textilkabel, obwohl sie Filamente aus wenig dehnbaren
Werkstoff enthalten, in der Längsrichtung eine gewisse Dehnbarkeit aufweisen, was
bei reinen Filamentgeweben nicht der Fall ist.
-
Nun haben aber moderne Papiermaschinen eine Arbeitsbreite von mehreren
Metern, und dementsprechend breit müssen die Entwässerungselemente sein. Haben diese
eine ungenügende Dehnbarkeit in Längsrichtung, so biegen sich die langen Walzen,
über die und zwischen denen die Entwässerungselemente durch die Maschine laufen,
infolge der Zugkraft, der sie unterworfen sind, etwas durch. Sie könnten mit einer
diese Durchbiegung korrigierenden Bombierung versehen werden.
-
Dadurch wird jedoch nur eine begrenzte Abhilfe geschaffen, denn durch
die Bombierung wird der Umlaufweg des Entwässerungselementes in dessen Mitte länger
als an den Rändern, so daß es eine über seine Breite veränderliche Länge aufweisen
muß, welche eine unterschiedliche Dehnung der einzelnen Längs fäden des Gewebes
voraussetzt. Eine ausreichende Dehnbarkeit der Fäden ist also notwendig. Ungenügend
dehnbar sind jedoch nicht nur gezwirnte mono- oder multifile Filamente, sondern
auch aus mehreren synthetischen Filamenten begrenzter Länge gezwirnte Fäden, da
deren Filamente zwar schraubenförmig verlaufen, aber infolge der Verdrillung des
Fadens eng und hart aneinanderliegen. In Ermangelung einer unterschiedlichen Dehnung
der einzelnen Längsfäden des Gewebes suchen sich diese dann
den
Langenunterschieden des Umlaufweges möglicherweise durch Rtldung won Falten anzupassen.
Eine solche Faltenbildung ist jedoch unbedingt zu vermeiden, da sie nicht nur zu
Abdrücken im Papier, sondern zu baldigen Beschädigung des Entwässerungselementes
führen würde.
-
Bei den erfindungsgemäßen Entwässerungselementen besteht diese Gefahr
dank der Struktur der Textilkabel nicht, da deren Filamente durch die Ummantelungen
elastisch im Abstand voneinander gehalten werden, so daß sie sich wie eine Schraubenfeder
unter Torsion der Filamente durch relativ kleine Kräfte dehnen lassen.
-
Die Erfindung ist im nachstehenden anhand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert: Als Filamente von unbegrenzter Länge werden gemäß diesem Ausführungsbeispiel
Polyamid-Monofilamente von 120 Denier verwendet, die einen Durchmesser von etwa
0,12 n aufweisen.
-
Diese Filamente werden jedes für sich nach dem bekannten Core-Spinning-Verfahren
mit Polyester-Spinnfasern von 2,8 Denier umsponnen, d.h. das Filament wird bis in
die Nähe seiner Elastizitätsgrenze gedehnt und in diesem Zustande mit feinen Spinnfasern
umsponnen. Der derart erzeugte Faden wird auf Kops gewickelt.
-
In einer Zwirnmaschine werden nun mehrere, beispielsweise acht derartige
Fäden von je einem Kop unter Bremsung desselben abgezogen. Die Fäden werden durch
je eine Fadenbremse geführt und miteinander verzwirnt. Es entsteht hierbei ein Textilkabel,
dessen Filamente von unbegrenzter Länge durch ihre Umspinnung aus relativ feinen
Spinnfasern auf ihrer ganzen Lange weich und nachgiebig in einem gewissen Abstand
voneinander gehalten werden und daher einander radial annäherbar sind.
-
Da die Filamente durch das Verzwirnen in Schraubenlinienform gebracht
worden sind und sich gegenseitig Uber die Umspinnungsfasern
nachgiebig
in ihrer Lage festhalten, so daß sie wie Schraubenfedern wirken und das von ihnen
gebildete Kabel sich radial zu kontrahieren vermag, zeichnet sich dieses Kabel durch
große elastische Längsdehnbarkeit schon bei geringen Längs zum kräften aus.
-
Infolge der gegenseitigen radialen Annäherbarkeit der nachgiebig gehaltenen
Filamente lässt sich das Kabel auch im Querschnitt elastisch verformen, wobei es
nach Wegfallen der verformenden Querkräfte wieder seinen ursprünglichen Querschnitt
und seine ursprungliche Lange annimmt.
-
Dieses dehnbare Textilkabel lässt sich unter anderem für Kette und
Schuss des Trägerbewebes eines endlosen Siebnadelfilzes für Papiererzeugungsmaschinen
verwenden. Zu diesem Zwecke wird mit derartigen Textilkabeln in der herkömmlichen
Weise ein endloses Trägergewebeband gewebt. Dieses Gewebe hat eine sehr große Festigkeit
und äaschenstabilität, ist andererseits aber auch hochdurchlässig ftir Wasser und
Luft. Auf das Trägergewebe legt man in der bei der Herstellung von Papicxnaschinenfi
Izen üblichen Weise ein Vlies aus Polyamid-Stapelfasern von 3 bis 20 Denier aufU<adelt
dessen Fasern mit Nadeln, die an ihrer Spitze nach vorn offene Widerhaken besitzen,
in das Gewebe ein.
-
Die Vliesfasern kommen dabei in vorwiegend aufrechter Stellung in
die das Gewebe bildenden Kabel zwischen deren Filamente in deren Umspinnung zu stecken.
Da deren Fasern in den Zwischenräumen zwischen den witeinander verzwirnten Filamenten
und um diese herum einen federnden Belag bilden, werden sie durch diesen im Trägergewebe
wesentlich besser und dauerhafter festgehalten als bei den bisher bekannten Siebnadelfilzen.
Diesen eingenadelten Fasern entlang laufen zwischen den Umspinnungsfasern der Kabelfilamente
zahlreiche Kanälchen durch den Filz hindurch, die diesen die erwünschte Wasserdurchlässigkeit
durch Kapillarwirkung verleihen
Da die Filamente beim Einnadeln
der Vliesfasern die Möglichkeit haben, unter radialer Zusammendrückung dieses von
ihrer Umspinnung gebildeten Belages den Nadeln seitlich auszuweichen, werden sie
viel weniger verletzt als die bisher verwendeten nicht umaponnenen Filamente.
-
Infolge der bereits erwähnten elastischen Verfort>arkeit des Querschnittes
der Kabel, aus denen das Trägergewebe besteht, und ihrer großen elastischen Längsdehbarkeit
schon bei geringen Längszugkräften ist eine unterschiedliche Längsdehnung der einzelnen
Längs fäden des Trägergewebes entsprechend der über die Filzbreite veränderlichen
Länge des Umfangweges möglich, ohne daß sich im Gewebe bzw. Filz Falten bilden.
Dank der elastischen Verformbarkeit des Kabelquerschnittes kommt es überdies beim
Durchgang des Filzes zwischen den Walzen der Paplererzeugungsmaschine auch nach
langem Betrieb nicht zu einer wesentlichen Verkleinerung der Kabel zwischenräume
im Gewebe. Diese Zwischenräume werden daher auch viel weniger durch Schmutz verstopft,
so daß die Wasserdurchlssigkeit des Elementes erhalten bleibt.
-
Da die Umspinnungsfasern dem Entwässerungselement eine große und über
dessen Oberfläche gleichmäßige Nachgiebigkeit in der Dickenrichtung verleihen, ist
die Gefahr vermieden, daß sich Pinzelheiten seiner Struktur, beispielsweise die
einzelnen Fäden des Trägergewebes, in dem von ihm getragenen und zwischen den Maschinenwalzen
hindurchtransportierten Papier abzeichnen.
-
Es sind verschiedene Ausiührungsformen der Erfindung möglich.
-
So können als Ausgangsmaterial statt je eines Zonofilamentes unbegrenzter
Länge eine Vielzahl bereits einmal miteinander verzwirnter Filamente von ebenfalls
unbegrenzter Länge mit feinen Fasern umsponnen und dann miteinander verzwirnt werden.
-
Wenn auch Polyamide und Polyester wie vorstehend angegeben, für die
Filamente und das Fasermaterial bevorzugt verwendet werden, so kommen auch andere
Stoffe in Betracht. Insbesondere können die Filamente auch aus Polypropylen, ja
sogar aus Metall, z.B. Stahl, bestehen. Zur Umspinnung könnten außer synthetischen
auch pflanzliche, tierische oder mineralische Fasern, z.B.
-
Baumwoll-, Wall-, Glas- oder Asbestfasern, verwendet werden.
-
Das beigefügte Muster ist ein Ausschnitt aus einem Gewebe der erfindungsgemäßen
Kostruktion.