DE3419708A1

DE3419708A1 - Verfahren zur herstellung eines nasspressfilztuches fuer papiermaschinen und danach hergestellter nasspressfilz

Info

Publication number: DE3419708A1
Application number: DE3419708A
Authority: DE
Inventors: Richard J. Delmar N.Y. Hartigan
Original assignee: Albany International Corp
Current assignee: Albany International Corp
Priority date: 1983-05-31
Filing date: 1984-05-25
Publication date: 1984-12-06
Anticipated expiration: 2004-05-26
Also published as: NO162977C; GB8616179D0; FR2550238B1; DE3419708C2; ES8601009A1; ES532917A0; SE8402675D0; AU548654B2; FI842036A0; FR2550238A1; AT386851B; NO842185L; GB2140836A; IT8448273A0; CA1226753A; ZA841072B; US4482601A; GB2179294A; JPS59223394A; SE464359B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Papiermaschinenfilze und insbesondere auf einen IMaßpreßfilz zur Verwendung in der Maßpartie einer Papiermaschine sowie Verfahren zu dessen Herstellung.

Die übliche Papiermaschine kann als äußerst ausgeklügeltes Mittel zur Entfernung von Wasser van einer Dispersion aus Papier-Mahlgut angesehen werden. Die Papiermaschine weist drei Hauptabschnitte auf, beginnend mit der Formpartie, in. welcher das Mahlgut auf ein laufendes Formsieb aufgebracht und zum Teil entwässert wird. Die sich bildende Papierbahn wird in die Naßpreßpartie zwecks Entwässerung und dann in die Trockenpartie zur -Endtrocknung bzw. zum Entfernen von restlichem Wasser durch Verdampfen geführt.

Ein wichtiger Abschnitt in dem Verfahren zur Herstellung von Papier ist der Wirkungsgrad der Entwässerung in der IMaßpartie. Je höher der Wirkungsgrad der Wasserentfernung in dieser Partie ist, umso geringer ist der Energiebedarf in der Trockenpartie.

In der IMaßpartie der Papiermaschine wird die gebildete Pa-• pierbahn von einem oder mehreren endlosen Preßfilzen durch eine oder mehrere Pressen geführt,'welche das Wasser aus der Papierbahn heraus und in oder durch den Preßfilz drücken. In der Vergangenheit waren die Preßfilze, die zum Hindurchführen der Papierbahn durch die Presse oder ■ Pressen verwendet wurden, absorbierende gewebte und genadelte TExtilerzeugnisse, die verhältnismäßig nachgiebig und zusammendrückbar sind. Eine Vielzahl von unterschiedlichen natürlichen und synthetischen Fasern, Garnen, gewebten' und nicht gewebten Textilerzeugnissen wurden kombiniert zu einer Vielzahl unterschiedlicher IMaßpreßf ilze.

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Das Ziel ist es, eine Kombination von Filz-Kampanenten zu finden, die ein größtmögliches Wasservolumen aus der Papierbahn aufnimmt, wenn die Bahn und der Filz zusammen aus der Klemmstelle der Presse austreten (um ein Wiederbenetzen der Papierbahn so gering wie möglich zu halten) und dann das Wasser abgibt, bevor der Filz wieder in die Presse einläuft. All dies muß durch den Filzwerkstoff erreicht werden neben anderen Erfordernissen, nämlich struktureller Integrität, guten Laufeigenschaften, angemessenem Gewicht, Widerstand gegen Verstopfen mit Papierabrieb, Widerstand gegen Verdichten und dgl. Wie dem Fachmann bekannt ist, sind die meisten der Textilerzeugnisse, die für iMaßpreßfilze verwendet werden, Kompromisse, welche einige Erfordernisse besser als andere erfüllen.

Man ist derzeit der Ansicht, daß das Entfernen van Wasser gesteigert werden kann, wenn der IMaßpreßfilz dichter, härter und widerstandsfähiger gegen Verdichtung ist. Wenn jedoch der Filz eine größere Dichte und einen grös-

2Ü seren Widerstand gegen Verdichtung hat als derzeit bei IMaßpreßfilzen vorgesehen ist, hat es den Anschein, daß das Erzeugnis ein geringeres Porenvolumen und eine geringere Luftdurchlässigkeit aufweist. Demzufolge wäre ein weiterer Kompromiß nötig, wenn dieser Weg zur Verbesserung der Entwässerung beschritten wird.

, Frühere Versuche zur Erzielung einer größeren Dichte bei IMaßpreßf ilzen bestanden u.a. darin; daß diese in Papiermaschinen eingebaut und während einer Einlaufperiode verdichtet wurden. Der Vorgang des Einlaufens eines Papier-3G maschinenfilzes in einer Papiermaschine ist schon seit .langem erkannt. Die sogenannte Einlaufperiade wird normalerweise als der Zeitabschnitt definiert, der unmittelbar nach dem Einbau eines neuen IMaßpreßf ilzes in die

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Papiermaschine beginnt und mehrere Stunden bis zu einer Idoche dauern kann und normalerweise eines oder mehrere der folgenden Ergebnisse hat:

1. Geringerer Feststoffgehalt in dem Papier nach der Klemmstelle der Presse,

2. schwierigeres Trocknen,

3. Arbeitsprobleme uie Blasenbildung, Rupfen und Abfallen der Papierbahn vom Filz, und

k. die Unfähigkeit, mit Höchstgeschwindigkeit zu laufen.

1D Obgleich Filzverdichtung an sich vorteilhaft ist, ist eine Filzverdichtung während des Einlaufens in der Papiermaschine teuer, ärgerlich und für den Papierhersteller wenig wünschenswert. Die Einlaufzeit in der Papiermaschine verlangsamt die Produktion und verursacht zahlreiehe Qualitäts- und Bahn-Handhabungsprobleme. Ein neuer Filz ist anfälliger gegen Verstopfung und nachfolgende vorzeitige Undurchlässigkeit während seiner anfänglichen schnelleren Verdichtung, d.h. während der Einlaufperiode. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die großen Poren in einem voluminösen neuen Filz sich schnell mit Papierstoff, Abrieb, Füllstoffen usw. verstopfen, während sie durch das Verdichten kleiner gemacht werden.

Eine Vorverfestigung war auch schon immer ein Teil der Filzherstellung, als alle Wollfilze -durch eine Schlag- ader Hammerwalke geführt wurden, um sie dichter zu machen. Dann wurde festgestellt, daß alle synthetischen IMadelfilze durch Strangwaschen und mit Quetschrollen weiter verfestigt werden können, oder indem genug Wärme und Druck angewandt wird, um den Filz in der Klemmstelle eines Trackners permanent zu deformieren und zu härten.

In allen diesen Fällen werden stets nur die Filze derart behandelt, daß eine engere Packung der Fasern und Garne erreicht wird, um einen dichteren und härteren Filz zu erhalten.

Neben der Vorverfestigung wurden auch noch andere Verfahren angewandt, um den Widerstand des Filzes gegen Verdichtung in der Papiermaschine zu erhöhen, beispielsweise dichte und mehrlagige Grundgewebe, niedrige Verhältnisse von angenadeltem zum Grundmaterial sowie chemische Behandlungen. Alle diese Verfahren haben in gewisser Hinsicht geholfen, das Problem zu lösen.

Vorverfestigungsverfahren, die gegenwärtig von Filzherstellern angewandt werden, sind zwar in gewisser Hinsicht brauchbar, um schnell die volle Wirksamkeit nach dem Einbau in die Papiermaschine zu erreichen, jedoch ist der Verfestigungsgrad beschränkt. Dies ist hauptsächlich der Tatsache zuzuschreiben, daß während des Verfestigens die Dichte des Filzes und seine Härte ansteigen und somit das Porenvolumen und die Durchlässigkeit verringert werden. Der Filz wird sozusagen mit sich selbst gefüllt. Wenn dies zu weit getrieben wird, kann der Filz nicht länger als poröse kapillare Struktur funktionieren und er verliert seine Wasserführungseigenschaften. Er würde so hart und steif, so daß er vermutlich nicht in die Papiermaschine eingebaut werden könnte.

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Bei dem gegenwärtigen Trend in Richtung auf höhere Druckbelastungen und höhere Geschwindigkeiten in Papiermaschinen ist die Entwicklung eines gegen Verdichtung widerstandsfähigen Preßfilzes immer wichtiger geworden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Naßpreßfilztuches zu schaffen, mit dem das Filztuch mit einer kontrollierten Porosität hergestellt werden kann, die im Betrieb bei den dort auftretenden Drücken nicht wesentlich verändert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Textilkampanenten eines IMaßpreßf ilztuches , beispielsweise ein gewebtes Substrat und an dieses angenadelte Stapelfasern, mit einem durch ein Lösungsmittel entfernba-

ren Material, das vorzugsweise in Faserfarm vorliegt, in die Farm eines Naßpreßfilztuches gebracht werden, dann das Filztuch verdichtet wird, um seine Gesamtdichte zu erhöhen, und schließlich das lösliche Material entfernt wird, wobei in dem Tuch Hohlräume an den Stellen entstehen, an denen das lösliche Material aufgelöst wurde. In der Praxis wird das Tuch nach dem Vernadeln Hitze und Druck ausgesetzt, um seine Dichte und seine Härte auf einen erheblich höheren Wert zu steigern als dies mit den gegenwärtigen Verfestigungsverfahren möglich ist. Das lösliche Material wird dann aus dem stark verdichteten Filztuch entfernt, um das verlorengegangene Porenvolumen sowie die Durchlässigkeit und die UJasserführungseigenschaften wiederzugewinnen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die danach., hergestellten Erzeugnisse überwinden die Probleme des Standes der Technik und gestatten die Herstellung und die Uerwendung von Naßpreßfilzen, die eine größere Dichte und einen höheren Grad an Unzusammendruckbarkeit aufweisen ohne nennenswerte Verringerung der Porosität und der Durchlässigkeit. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können die Härte (= frompressionsmodul) und die Elastizität des Filzes bleibend verändert werden, ohne Verringerung des Porenvolumens und der Luftdurchlässigkeit. Die erfindungsgemäßen Filze verbessern die Entwässerungswirksamkeit der Papiermaschine.

Zusätzlich haben IMaßpreßf ilze, die-aus den verdichteten VerfahrenseTzeugnissen hergestellt werden, die ■ folgenden verbesserten Eigenschaften:

3JD 1. Widerstand gegen Verdichtung infolge erhöhter Dich-■ te und Härte,

2. weich und daher leicht in die Papiermaschine einzubauen,

3. erhöhte Durchlässigkeit und vergrößertes Porenvolumen, wenn unter Druck,

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k. verbesserte bilaterale Stabilität,

5. verbesserte Oberflächenglätte und Druckverteilung auf die Papierbahn in der Presse,

6. verbesserte Vakuum-Entuässerung des Filzes,

7. sauberer laufender Filz aufgrund der Beseitigung van großen Paren,

8. verbesserte Parengröße-Verteilung,

9. längere Lebensdauer und größere Wirksamkeit.

Wenn die erfindungsgemäßen Filze in eine Papiermaschine eingebaut sind, ergeben sich

1. schnelleres Einlaufen in der Papiermaschine,

2. gesteigerte Trockenheit der aus der Presse austretenden Papierbahn,

3. gesteigerte Produktionsgeschwindigkeit und/oder verringerte Energieküsten, und

U. verbessertes Dberflächenfinish, weniger Markierungen.

Das erfindungsgemäße Erzeugnis ist auch brauchbar bei der Herstellung von Riffelbändern, Druckfilter und dgl. souie Batterieplatten-Transportbänder oder Filterschläuche.

Die Erfindung uird im folgender)· .unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 ein Blockdiagramm, aus dem die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung eines Naßpreßfilztuches hervorgehen,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines endlosen IMaßpreßf ilzes ,

Fig. 3 einen Teil-Längsschnitt des zur Herstellung des Trackenfilzes von Fig. 2 verwendeten Filztuches in größerem Maßstab,

Fig. k eine vergrößerte Ansicht der Oberflächen-Fasern des Filztuches von Fig. 3,

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-T-3

Fig. 5 einen Schnitt entsprechend Fig. 3 nach Verdichtung des Filztuches unter Hitze und Druck, aber vor dem Entfernen der löslichen Komponente, und

Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht der Oberflächenfasern des Filztuches von Fig. 5.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, aus dem die Hauptverfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens hervorgehen. Im ersten Schritt wird eine nichtgewebte Bahn aus Textilfasern durch Mischen von ersten Textil-Stapelfasern aus natürlichen oder synthetischen Polymerharzen, wie Stapelfasern aus Polyamid, Polyolephin ader dgl. mit einer durch ein Lösungsmittel entfernbaren Komponente hergestellt. Durch Lösungsmittel entfernbare Komponenten (im folgenden als lösliche Komponenten bezeichnet) sind entweder synthetische oder natürliche zweite Fasern, die mit bestimmten Lösungsmitteln aufgelöst werden können, gegen welche die ersten Fasern lösungsresistent sind. Repräsentativ für solche lösliche zweite Fasern sind Fasern aus Wolle, Äthylzellulose, Polystyrol, Polykarbonat und Polystyrolmethylacrylat, die ohne weiteres in Trockenreinigungs-Lösungsmitteln oder wässrigen sauren oder basischen Medien gelöst werden können (siehe US-PS 3 311 92B). Fasern aus Polyvinylalkohol, die gleichfalls verwendbar sind, lösen sich in Wasser, ebenfalls auch Fasern aus Polyäthylenoxid. Fasern aus bestimmten Polyäthylenen sind ebenfalls verwendbar und durch Lösen in heißem Wasser entfernbar (siehe US-PS 2 71^ 75B und 3 317 86*0. Wolle hat sich besonders vorteilhaft als die zweite Faser gezeigt, da sie billig ist und mit einer 5%igen NaOH-

30' Lauge bei 60 bis BO⁰C entfernt werden kann, ohne daß die

erste Faser beschädigt wird, wenn diese aus Polyamid be-. steht.

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Obgleich die Verwendung von löslichen Fasern bevorzugt ist, können auch andere Stoffe als lösliche Komponenten verwendet werden. Repräsentativ für solche weniger bevorzugte Stoffe sind Körner oder Partikel aus lösliehen, inerten chemischen Verbindungen, die homogen in der aus den ersten Fasern bestehenden Bahn verteilt sein können. Der Ausdruck "inert" soll bedeuten, daß die chemische Verbindung mit den Fasern oder Geweben chemisch nicht reagiert. Repräsentativ für solche iner-

1G te lösliche chemische Verbindungen sind lösliche anorganische Salze oder deren Hydrate oder Oxide. Ein derartiges Salz kann ein Salz eines Alkalimetalls und vorzugsweise eines der nicht giftigen Alkalierdmetalle in Spalte 1A und 2A des periodischen Systems sein. Zusätzlich können die Salze verschiedener anderer Metalle verwendet werden, wie Fe, IMi, Zn, Sn, Ag und dgl. Das Anion des Salzes kann allgemein irgendeine negativ geladene Einheit sein, wie die verschiedenen Karbonate, Bikarbonate, Nitrate oder Nitride, Sulfate, Sulfite oder Sulfide, Phosphate, Phosphite oder Phosphide einschließlich ihrer Ortho-, Pyro- und Hypo-Variationen und dgl. Im allgemeinen werden die Sulfate, Sulfite- und Sulfide bevorzugt. Darüber hinaus kann das Anion ein Oxid des Metalls sein. Spezifische Beispiele umfassen Magnesiumkarbonat, Magnesiumsulfid, Magnesiumphosphid, Magnesiumoxid, Kalziumkarbonat, Kalziumbikarbonat, Kalziumnitrid, Kalziumoxid, Kalziumphosphat, Kalziumphosphit, Kalziumsulfid, Kalziumsulfit, Eisenkarbonat, Eisensulfat, Eisensulfid, Eisensulfit, Nickelkarbonat, Nickelsulfid, Zinkkarbonat, Zinkoxid, Zinksulfid, Zinksulfit, Zinnsulfid, Zinnoxid, Silber-Karbonat, Silberaxid, Silbersulfid, Silbersulfit, Natriumbiskarbonat, Lithiumphosphat und Berylliumoxid. Zusätzlich kann auch Siliziumdioxid verwendet werden. Magnesiumkarbonat, Ammaniumkarbonat und Bariumkarbonat, insbesondere jedoch Kalziumkarbonat werden bevorzugt.

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Die anorganischen Salze können dem Filz auf zwei Wegen zugeführt werden:

1. trocken durch Einschütteln oder -rütteln von fein pulverisiertem Salz in die Poren des Filzes, oder 2. naß, indem der Filz mit einer heißen übersättigten Salzlösung getränkt wird, dann eine Abkühlung erfolgt, um das Salz innerhalb der Poren des Filzes zu rekristallisieren, und schließlich der Filz in einem Gfen getrocknet tuird.

Die löslichen Komponenten, ob als chemische Verbindung in körniger oder Partikelform oder in Form einer Textilfaser, werden vorzugsweise mit den ersten, lösungsmittel-resistenten Textilfasern gemischt und homogen in diesen verteilt. Der Anteil der löslichen Komponenten, die in den lösungsmittelresistenten Fasern verteilt sind, hängt von dem Volumen der löslichen Komponenten und dem gewünschten Porenoder HDhlraumvDlumen in dem Erzeugnis ab. Die optimalen Verhältnisse werden durch Versuche festgestellt. Lm allgemeinen jedoch liegt der Anteil der löslichen Komponente bei etwa 10 bis 100 Gew.-Teilen für jeweils 100 Gew.-Teilen der lösungsmittelresistentep ersten Fasern.

(Mach dem Zusammenbringen der faserförmigen und der löslichen Komponenten -zu einer Faserbahn kann diese Bahn an ein Substrat angenadelt werden. Die·dabei angewandte Madeltechnik ist allgemein bekannt und wird daher nicht näher beschrieben. Das Nadeln verdichtet auch zu einem gewissen Grad das Erzeugnis.

Wach dem Zusammenbringen der Textilkomponente und der löslichen Komponente in die Form eines Naßpreßfilztuches wird dieses unter Druck und Hitze verdichtet, um ein Erzeugnis von größerer Dichte zu erhalten. Das Verdichten kann derart durchgeführt kerben, daß das

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Textilerzeugnis durch die Klemmstelle von einander gegenüberliegenden Kalanderrallen geführt wird, deren Qffnungsbreite geringer iat als die Dicke des genadelten Fabrikats. Der Grad der Verdichtung kann in gewissen Grenzen frei gewählt werden. Normalerweise erfolgt die Verdichtung derart, daß ein IMaßpreßf ilztuch erhalten wird, welches eine Dichte zwischen etwa 35% und etwa 70% der ersten Faser hat. Die Temperatur, die bei der Verdichtung angewandt wird, kann in weiten Grenzen variiert werden.

Im allgemeinen ist eine Temperatur zwischen 94 und 20Q^DC, vorzugsweise ca. 190 C, vorteilhaft. Die angewandten Drücke können ebenfalls in einem weiten Bereich liegen, vorzugsweise jedoch zwischen 3,4 und 103 bar. Die Verwendung von höheren Drücken und/oder Temperaturen als den vorher genannten ergibt nur eine geringfügige Erhöhung der Dichte und der Härte mit einer entsprechenden Verringerung des Hohlraumvolumenanteils und der Durchlässigkeit, nachdem die lösliche Komponente entfernt ist.

In einer bevorzugten Ausführung erfolgt die Verdichtung des Filzstoffes nicht nur unter Hitze und Druck, sondern auch in mit Wasser angefeuchtetem Zustand, vorausgesetzt, daß die zweite Komponente nichi; durch Wasser herausgelöst wird. Es stellte sich heraus, daß Naßpressen wirkungsvoller ist als Trockenpressen in Bezug auf die permanenten Verdichtungseigenschaften des Fi'lzes, d.h. höhere Dichte und Härte nach dem Entfernen der löslichen Komponente.

In einem letzten Verfahrensschritt wird die lösliche Komponente aufgelöst oder aus dem verdichteten Erzeugnis herausgeschwemmt, wodurch Hohlräume in dem Filztuch verbleiben. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das verdichtete Filztuch in dem geeigneten Lösungsmittel unter geeigneten Bedingungen gewaschen wird. Das IMaßpreßf ilztuch kann dann getrocknet und zu einem Band geformt werden zwecks Einsatz in einer Papiermaschine.

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Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung eines endlosen Naßpreßfilzes 10 aus einem Naßpreßfilztuch 12, dessen Enden durch einen Saum 14 miteinander verbunden sind. Das Grundgewebe kann jedoch auch endlos gewebt sein.

Fig. 3 ist ein Längsschnitt eines Abschnittes eines Naßpreßfilztuches 12 und zeigt dessen mehrlagigen Aufbau aus Lagen 16 und 18. Die Lage 16 enthält ein Grundgewebe, das durch Uerweben einer Mehrzahl von Längsgarnen 2k mit einer Mehrzahl von Quergarnen 26 erzeugt üjurde. Dargestellt ist einfaches Gewebej jedoch kann jedes konventionelle Bindungsbild, einlagig oder mehrlagig, verwendet werden, obgleich ein relativ offenes Gewebe bevorzugt ist. Die Garne Zk, 26 können übliche Gewebegarne sein, wie gesponnene Garne, Multifil- oder Monofilgarne aus natürlichen, synthetischen ader gemischten natürlichen und synthetischen Textilgarnen. Bevorzugt sind gesponnene oder Multifil-Garne aus synthetischen Textilfasern wie Fasern aus Polyamiden, Polyestern, PoIyurethanen, Polyaramiden und dgl. Es können auch Monofilfäden aus den gleichen synthetischen Polymerharzen vorteilhaft -verwendet werden. Die Garne Ik und 26 haben vorzugsweise ein Denier zwischen etwa 2 und etwa 2100 pro Faden.

Die Lage Ί8 ist eine Bahn aus nichtgewebten Stapelfasern 20 wie den vorher erwähnten ersten Stapelfasern. Die Lagen 16 und 18 sind durch Nadelung miteinander verbunden, sd daß die Stapelfasern 20 sich in beiden Lagen 16 und 18 befinden. Enden 21 der Fasern 20 er-

3Ώ strecken sich durch das die Lage 16 bildende Gewebe hindurch. Hohlräume 22 befinden sich zwischen den Fasern 20 und sind durch diese voneinander getrennt.

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Das Filztuch 12 ist insbesondere brauchbar zur Herstellung van IMaßpreßf ilzen zur Verwendung in der Pressenpartie einer Papiermaschine.

Fig. k ist eine vergrößerte Draufsicht der Lage 18 des
Filztuches von Fig. 3 und zeigt die zwischen den Fasern 20 befindlichen Hohlräume 22, die zwecks Durchlässigkeit in offener Verbindung miteinander sind.

Uie vorher beschrieben, wird das Filztuch 12 dadurch hergestellt, daß die Gewebekomponenten mit löslichen Komponenten wie wasserlöslichen Fasern zusammengefügt und dann die löslichen Komponenten entfernt werden.

Fig. 5 ist ein Schnitt entsprechend Fig. 3, jedoch nach dem Verdichten des Filztuches 12 unter Hitze und Druck, aber vor dem Entfernen der löslichen Fasern 28. Die Fasern 28 können beispielsweise wasserlösliche Fasern aus Polyvinylalkohol sein. Die Fasern 28 werden homogen mit den lösungsmittelresistenten Fasern 20 gemischt und- nehmen die Stellen der späteren Hohlräume 22 ein. Wie in
Fig. 6 gezeigt, die eine stark vergrößerte Draufsicht

der Lage 18 in Fig. 5 darstellt^ können die Fasern 28

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miteinander verschmelzen und haben nach der Verdichtung unter Hitze und Druck keine eigene Identität mehr.
Nach dem Auflösen der Fasern 28 oder ihrer Reste bilden die von den Fasern 28 oder ihren Überresten eingenommenen Räume die in Fig. 3 gezeigten Hohlräume 22.

Zwei Ausführungsbeispiele des erfin'dungsgemäßen Verfahrens werden im folgenden gegeben. LJo angegeben, wurden die Testergebnisse nach den folgenden Testverfahren er- -halten:

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1. Trockengewichten Gramm umgerechnet in oz/ft ,

2. Größe: Fläche in Quadratzall.

3. Dicke in Zoll bei einem Druck van 3D oz/in ,

4. Standardluftdurchlässigkeit, Kubikfuß/Minute pro Quadratfuß bei 1/2 Zoll H₂Q Druckdifferenz,

5. Filzdichte, Pfunde von Fasern pro Kubikfuß des Filzes,

6. Z-Strömungswiderstand* bei . einer Belastung won 166,5 psi. Obgleich die Druckdifferenz über den gesamten Strömungsbereich (300 bis 11390 ccm/min) gemessen und aufgezeichnet üjurde, wurde die Druckdifferenz nur bei einer Strömung von 1340 ccm/min tabelliert.

7. Kompressianstest - Dicke in Zoll pro psi-Druck van

0 bis 700 psi. Kompressianshysteresis nur ein Zyklus von 0 bis 700 psi. Der Modul wurde nach der folgenden Formel berechnet:

Kompressionsmodul zwischen 50 und 500 psi = Spannung/ Dehnung

500 psi - 50 psi

Dicke (Zoll) bei 50 psi - Dicke (Zoll) bei 500 psi

Dicke (Zoll) bei 50 psi

450 psi

verhältnismäßige Dickeverringerung zwischen 50 u. 500 psi

8. Der ⁿK"-Faktor uurde nach folgender Formel berechnet:

C -2

_u Widerstand gegen Verdichtung R Kompressionsmodul χ 10

Z-StrömungsLüiderstand R £ P

Der K-Faktor verknüpft den Kompressionsmodul eines FiI-• zes mit seiner Z-Durchlässigkeit* im zusammengedrückten Zustand und steht in Beziehung zu der Filzdichte und dem Hohlraumvolumen in % bei einem bestimmten Druck.

* Z- Strömungswiderstand bzu.Z-Durchlässigkeit in Richtung senkrecht zur Oberfläche Dder Ebene des Tuches

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Ideal sollte der Η-Faktor bei 'dem tatsächlichen Arbeitsdruck für eine bestimmte Druckstelle in der Maschine gemessen luerden, wobei der Kompressionsmodul C_R und der Z-StrömungsLuiderstand (ZF_R) bei dem gleichen psi-Druck gemessen werden.

(batt-on-mesh)

Ein einlagiges/Träger- oder Grundgewebe wird aus Monofil-Polyamid-Quergarnen von 0,k mm Durchmesser und einem 6-fach-Polyamid-Längsgarn aus 0,2 mm Einzel-Polymidfä-

1G den mit einem Bindungsbild von gebrochenem Köper endlos gewebt. Das Trägergewebe wird thermofixiert und in einen IMadel-üJebstuhl eingesetzt. An beide Seiten dieses Trägergewebes werden mittels üblicher Nadelungsverfahren nicht verwebte Lagen angenadelt, die aus 25 Gewichtsteilen Rauf wollfasern und 75 Gewichtsteilen drei Zall-Stapelfasern aus Polyamid 6,6 mit einem Gewicht von 40 Denier bestehen. Das sich ergebende Fabrikat wird unter Anwendung von Hitze und Druck verdichtet, indem es durch Kalanderrollen geführt wird, bis es eine Dichte von etwa 0,72 kg/dm hat. Das verdichtete Erzeugnis wird dann in einer 5%igen IMaOH-Lauge bei B2^DC so lange gewaschen, bis die Wollfäsern herausgelöst sind. Das sich ergebende Filztuch wird in Wasser gespült und dann in der normalen Weise weiter bearbeitet, nämlich getrocknet und auf die Endabmessunge'n gebracht, um in einer bestimmten Stelle in der Preßpartie der Papiermaschine eingesetzt werden zu können. . Das Filztuch hat

ein Gewicht von 17,5 g/cm , eine Dichte von 0,6 kg/dm' eine Dicke von 2 mm, eine Luftdurchlässigkeit von 9,4 und einen 50 - 500 psi-Kompressionsmodul von 42 kp/cm (6500 psi). Der so hergestellte Filz hat eine Anzahl ■von Vorteilen gegenüber bekannten Naßpreßfilzen. Er kann beispielsweise ohne Einlaufzeit in einer Papiermaschine eingesetzt werden. Ein zusätzlicher Uorteil,

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der insbesondere van Papierherstellern geschätzt wird, besteht darin, daß diese Filze geschmeidig sind. Sie sind nicht steif wie Sperrholz, sondern biegsam wie Leder und können beim Einbau leicht gehandhabt werden.

Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, daß diese Filze keine Blasenbildung bewirken, da die Volumenänderung von außerhalb der Klemmstelle zu einer Stelle innerhalb der Klemmstelle erheblich reduziert ist, so daß weniger Luft aus dem Filz "gepumpt" wird, wenn dieser in die Klemmstelle einläuft.

Beispiel 2

(A) Ein einlagiges Träger- oder Grundgewebe eines Filztuches wird aus Monof il-Polyarnid-Querf äden von D,k mm Durchmesser und 6fach-Längsgarn aus Polyamid-Fäden von 0,2 mm Durchmesser mit gebrochenem Köper-Bindungsbild endlos gewebt. Das Trägergeuebe wird thermofixiert und in einen IMadelstuhl eingeführt. Auf jede Seite dieses Trägergeuebes werden nichtverwebte Lagen, die aus 25 Gew.% Raufuollfasern und 75 Gew.% drei Zoll-Stapelfasern aus Polyamid E,ß van 25 Den bestehen mit üblichen Verfahren angenade-lt. Ein repräsentatives Muster des sich ergebenden Erzeugnisses wurde auf seine physikalischen Eigenschaften untersucht. Die durchgeführ-■ ten Versuche und die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle unter der Überschrift "Kontrolle" angegeben.

(B) Ein Abschnitt des vorstehend beschriebenen Tuches tijurde bei einer Temperatur von 19D C und einem

30' Druck von 13,6 bar im trockenen Zustand verdichtet. Das verdichtete Tuch wurde dann in einer 5%igen Lösung von IMaOH bei einer Temperatur von B2 C gewaschen, um die Unllfasern zu entfernen.

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Repräsentative Muster dieses verdichteten und geuiaschEnen Tuches wurden ebenfalls untersucht, um ihre physikalischen Eigenschaften festzustellen. Die dabei gemachten Feststellungen sind in der unten stehenden Tabelle unter der Überschrift "Trocken gepreßt" aufgeführt.

Ein anderer Abschnitt des unter (A) definierten Tuches wurde uie in (B) beschrieben behandelt, nur daß das Tuch uährend des V/erdichtens mit Wasser benetzt wurde. Die 1D Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle unter der Überschrift "Naß gepreßt" angegeben.

Gewicht in o'z/ft vor dem Pressen nach dem Pressen nach dem Waschen

Gewichtsverlust (%) durch Waschen

Dicke in Zoll vor dem Pressen nach dem Pressen nach dem Waschen

l/Ergrößerung der Dicke in %

Standard-LuftdurchlMssigkeit

vor dem Pressen nach dem Pressen nach dem Waschen

Dichte (lbs/ft ) vor dem Pressen nach dem Pressen nach dem Waschen

Hohlraumvolumen vor dem Pressen nach dem Pressen nach dem Waschen

Z-Strömung^P in Zoll WS

vor dem Pressen nach dem Pressen nach dem Waschen

Kampressionsmodul vor dem Pressen nach dem Pressen nach dem Waschen

•"K"-Faktar

Porengröße (um) durchschnittlich Spitzendichte

Hontrolle	trocken gepreßt	naß gepreßt
4.46	4.35 4.35 3.81	4.41 4.37 3.87
	12.4	11/5
D.180	0.185 0.075 0.086	0.176 0.066 0.074
-	14.7	12.1
33.5 . : <f ·.	33.3 4.4. 16.5	34.5 3.9 14.9
18.6"	17.6 43.5 33.8	18.8 49.7 39.2
74.9 96 .	.75.5 % 40.0 % 52.6 %	74.6 % 32.8 % 45.0 %

6.8

52.6 %

3420
'8.8

45.0 %

3944

13.6

49

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Die Reckproben zeigen, dal3 die gepreßten und mit IMaOH gewaschenen Muster sich in beiden Richtungen etuias weniger strecken als die Kontrollmuster. Die bilaterale Stabilität war auch in beiden Richtungen gleichmäßiger als bei den meisten bekannten IMaßpreßf ilzen. Die gepreßten und mit NaOH gewaschenen Filztuchmuster fühlen sich überraschend geschmeidig an, haben jedoch gleichzeitig eine hahe Dichte. Die Oberflächenglätte der Muster wird durch Pressen erhöht und bleibt nach dem Entfernen der Walle bestehen.

Die Muster wurden im Hinblick auf äquivalente Porengröße-Verteilung und durchschnittliche äquivalente Porengröße in einem automatisierten Quecksilber-Eindring-Porosimeter getestet. Die Ergebnisse zeigen, daß die Verdichtung und das Entfernen der Wolle die größeren Poren verringert, so daß die Spitzendichte von Poren kleiner als der Durchschnitt ist. Das nicht verdichtete Kontroll-Muster zeigt eine Spitzendichte von Porengrößen, die größer als der Durchschnitt ist.

Wenn- das Tuch von Beispiel 2 zu einem Endlosband zur Verwendung in einer Papiermaschine gemacht wird, zeigen die Filze, die stark verdichtet sind und gesteuerte Hohlraumvülumina aufweisen, eine hohe Dichte, einen .größeren Verdichtungswiderstand und .einen geringeren Strömungswiderstand unter Druck als übliche Filze und als die Kontrollmuster. .Sie sind stabil, aber geschmeidig und haben eine glatte Oberfläche.

Der Fachmann kann viele Variationen der vorher beschriebenen bevorzugten Beispiele vornehmen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise könn-en die Filze thermofixiert oder mit Chemikalien oder anderweitig behandelt werden, wie dies üblicherweise durchgeführt wird, um bestimmte Eigenschaften zu erhalten.

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Die Erfindung ist auch nicht auf den beschriebenen einzigen Typ eines IMaßpreßfilztuches beschränkt, sondern ist auch auf andere Textilfilztücher anwendbar, beispielsweise diejenigen, die in den US-PS 3 613 258 und ι* 187 618 beschrieben sind«

Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse sind einzigartig und unterscheiden sich beträchtlich v/an den (Maßpreßfilztüchern gemäß dem Stand der Technik. Im allgemeinen sind die Naßpreßfilztücher gemäß der Erfindung van den bekannten Tüchern durch folgende Eigenschaften unterscheidbar :

1. Der Kompressionsmodul (Härte) ist höher als bei den bekannten Filzen. Wenn PcTyamid. als erste Faser verwendet und wenn naß gemessen wird, so ergibt sich bei Drücken zwischen 3,5 und 35 kp/cm ein Modulbe-

2 reich zwischen 210 und ^2G kp/cm und bei Drücken

2 2

zwischen 7 kp/cm und 70 kp/cm ein Modul zwischen

350 und 630 kp/cm².

2. Die Dichte ist höher als bei den bekannten Filzen. Die Dichte des fertigen erfindungsgemäßen Filzes beträgt etwa 35% bis 70% der Dichte der ersten Faser, d.h. wenn Polyamid als erste Faser v/erwendet wird, liegt die Dichte zwischen Q,U und 0,8 kp/dm .

3. Die bleibende Verdichtung nach dem ersten Zyklus ist geringer als bei den bekannten Filzen. Dies bewirkt den Widerstand gegen Verdichtung und die Aufrechterhaltung großer Hohlraumvolumina und einer großen Durchlässigkeit bei den Drücken, die in den Klemmstellen auftreten. Mit Polyamid als erster Faser und naß gemessen bei Drücken zwischen 7 und 70 kp/cm liegt bei dem erfindungsgemäßen Tuch diese bleibende Verdichtung bei 10 bis 20 %.

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h. Der Z-Strömungswiderstand unter mechanischer Belastung ist geringer als bei bekannten Filzen. Bei einer me-

chanischen Belastung von 70 kp/cm und bei einer Temperatur von 21^DC sowie mit einer Wasserströmungsmenge von 134D cm pro Minute liegt der Druckabfall Δ Ρ durch das Tuch zwischen 12 und 36 cm LJS. Bei niedrigeren mechanischen Lasten wird der Wert des Zi P-Bereiches geringer.

5. Hohlraumvolumen in % (wichtig, insbesondere unter mechanischer Belastung, wobei es größer ist als bei den bekannten Filzen). Unbelastet liegt das Volumen im Bereich zwischen kü und 70%. Die Verringerung dieses Volumens unter Druck ist geringer als bei den bekannten Filzen.

6. Die Dicke (für sich selbst nicht wichtig, kann unabhängig gesteuert und verändert werden) könnte in dem gleichen Bereich liegen wie bei den bekannten Filzen. Man ist jedoch in der Lage, diesen Bereich aufgrund der angewandten Methode und anderer verbesserter Eigenschaften in beiden Richtungen etwas zu erweitern. Ein Bereich zwischen.1,3 und 13 mm bei einer Belastung von etwa 9 kp/m ist praktikabel. Eine Verringerung der Dicke von 40 bis 65% nach dem Verdichten des IMadelfilztuches ist erforderlich, um die gewünschten Werte des Hompressionsmoduls und der Dichte in dem fertigen Filz zu erreichen.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung eines IMaßpreßfilztuches für Papiermaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß Textilkamponenten eines IMaßpreßf ilztuches mit einem durch ein Lösungsmittel entfernbaren Material, das mit den Textilkomponenten kompatibel ist, in die Form eines IMaßpreßf ilztuches gebracht werden, darauf das Filztuch verdichtet ujird, um seine Gesamtdichte zu erhöhen, und schließlich das durch ein Lösungsmittel entfernbare Material entfernt uird, tuobei Hohlräume in dem Tuch an den Stellen entstehen, an denen das durch das Lösungsmittel entfernbare Material aufgelöst uurde.

2* Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als lösliches Material eine Faser verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß lösliches Material eine chemische Verbindung in körniger oder Partikelform verwendet wird.

Bankverbindung: Hypobank Gauting Konto-Nr. 3 750123 448 (BLZ 700 260 01)

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4. IMaßpreßf ilztuch ala Zwischenprodukt, gekennzeichnet durch eine erste Lage aus miteinander verwebten Längs- und Quergarnen und eine zweite Lage aus nichtverwebten Stapelfasern, die an die erste Lage angenadelt sind, wobei die Stapelfasern einen Anteil an durch ein Lösungsmittel entfernbaren Fasern und einen Anteil an lösungsmittelresistenten Fasern aufweist.

5. Papiermaschinen-iMaßpreßf ilztuch, gekennzeichnet durch eine erste Lage aus miteinander verwebten Längs- und Quergarnen, eine zweite Lage aus nichtverwebten Stapelfasern und eine dritte Lage aus nichtverwebten Stapelfasern, wobei die drei Lagen durch Nadelung miteinander verbunden sind und das Tuch folgende physikalischen Eigenschaften aufweist:

1. eine Dichte von 0,4 bis 0,8 g/cm

2. eine Dicke van 1,3 bis 13 mm bei 0,92 g/cm

3. einen Kampressiansmadul von 210 bis 420 kp/cm ,

2 naß gemessen unter einer Belastung von 3,5 bis 35 kp/cm ,

'2 und einen Kampressionsmodul van 350 bis 630 kp/cm ,

2 naß gemessen unter einer Belastung van 7 bis 70 kp/cm ,

4. einen Z-Strömungswiderstand zwischen 5 und 38 cm LJS,

• · 2

gemessen unter einer mechanischen Belastung von 70 kp/cm

bei 21⁰C und mit einer Idasserdurchf lußmenge von 1340 cm / min, und

5. ein Hohlraumvolumen van 35 bis 70%· im unbelasteten Zustand.

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