DE3801739A1 - Formsieb fuer eine papiermaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Formsieb für eine Papier­ maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die moderne Papiermaschine ist im Prinzip eine Vorrichtung zum Entfernen von Wasser aus dem Papierfaserbrei. Das Wasser wird nacheinander in drei Partien der Maschine entfernt. In der ersten oder Blattbildungspartie wird der Papierfaserbrei auf ein sich bewegendes Formsieb aufgebracht und das Wasser durch das Sieb hindurch abgezogen, wobei eine Papierbahn oder ein Papierblatt mit einem Feststoffanteil von etwa 18-25 Gew.-% auf dem Sieb ver­ bleibt. Die so geformte Bahn wird in eine Naßpreßpartie einge­ führt und auf einem sich bewegenden Naßpreßfilz durch eine oder mehrere Klemmpressen geführt, um soviel Wasser zu entfernen, daß ein Blatt gebildet wird. Dieses Blatt wird der Trockenpartie der Papiermaschine zugeführt.

In den verschiedenen Partien der Papiermaschine werden endlose Bänder zum Transport des Blattes oder der Bahn verwendet. Eine Bandart, die in großem Umfang als Formsieb in der Blattbildungs­ partie der Papiermaschine eingesetzt wird, besteht aus einem offenen, mehrlagigen Gewebe aus synthetischen Polymerharz- Monofilen. Derartige Gewebe haben sich im allgemeinen in der Blattbildungspartie gut bewährt, jedoch mit gewissen Einschrän­ kungen. So besteht beispielsweise bei mehrlagigen Geweben die Tendenz, daß der Trockengehalt des Papierblattes nach der letzten Saugstation in der Maschine unmittelbar vor der Überführung des Blattes in die Naßpreßpartie abfällt. Dieser Abfall des Trocken­ gehaltes wird als "Wiederbenetzen" bezeichnet. Es wird angenom­ men, daß aus mehreren Lagen bestehende Formgewebe innerhalb des Gewebes Wasser mitführen, und daß beim Transport des Papier­ blattes über die letzte Saugstation hinaus Wasser aus dem Form­ gewebe in das transportierte Blatt zurückgelangt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Formgewebe zu schaffen, welches diesen "Wiederbenetzungs"-Vorgang ausschließt, wodurch der Gesamt-Trocknungs-Wirkungsgrad in der Blattbildungs­ zone der Papiermaschine erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Formgewebe mit einer oberen, mit dem Papierblatt in Berührung kommenden Lage und einer unteren Lage, welche die obere Lage trägt, wobei die Lagen jeweils miteinander verwebte Kett- und Schußgarne aufweisen, die obere Lage hydrophob und die untere Lage hydrophil ist. Auf diese weise wird verhindert, daß sich in der oberen Lage Wasser halten kann, so daß eine Wiederbenetzung der Bahn ver­ mieden ist.

Bei einem Formgewebe aus mindestens zwei Lagen aus miteinander verwebten Kett- und Schußfäden, die durch Binder-Kettfäden mit­ einander verwebt sind, besteht die obere Lage aus hydrophoben Materialien und die untere Lage aus hydrophilen Materialien.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine fragmentarische, perspektivische Ansicht eines endlosen Formsiebs für eine Fourdrinier-Papiermaschine,

Fig. 2 einen Querschnitt (parallel zu den Kettfäden) entlang Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 einen Teil-Längsschnitt entlang Linie 3-3 in Fig. 2, und

Fig. 4 eine Draufsicht eines Abschnittes des Gewebes, aus dem das Sieb von Fig. 1 besteht.

In Fig. 1 ist das verbesserte Fourdrinier-Formsieb gemäß der vorliegenden Erfindung mit 10 bezeichnet. Es weist eine äußere Lage 11 und eine innere Stützlage 12 auf, die aufeinander an­ geordnet und vorzugsweise endlos sind. Die äußere und die innere Lage 11 bzw. 12 können auch als obere und untere Lage des Ge­ webes bezeichnet werden, da diese Lagen 11, 12, diese Position einnehmen, wenn sie unter der Abgabestation für den Papierfaser­ brei hindurchlaufen. Zumindest die obere oder äußere Lage 11 sollte ein Gewebe mit einer relativ kleinen Maschenweite sein, und in jedem Fall sollten beide Lagen 11 und 12 von einem Gewebe gebildet sein, daß mindestens 9% offene Fläche aufweist, so daß eine gute Abführung von Flüssigkeit aus dem Papierfaserbrei er­ möglicht ist. Die äußere oder obere Lage 11 ist aus Haupt-Kett­ garnen 13 und -Schußgarnen 14 gewebt, und die innere oder untere Lage 12 ist aus Haupt-Kettgarnen 15 und -Schußgarnen 16 gewebt. Obgleich jede der Lagen 11, 12 als Flachgewebe dargestellt ist, sei darauf hingewiesen, daß auch andere Gewebearten verwendet werden können.

Die äußere und die innere Lage 11 und 12 des Gewebes 10 sind von­ einander getrennt, jedoch durch eine Mehrzahl von Binde-Kettgarnen 17 miteinander verbunden, welche im wesentlichen parallel zu den Haupt-Kettgarnen 13 und 15 und somit quer zur Längserstreckung des Bandes 10 verlaufen. Vorzugsweise sind mindestens zweimal so viel Haupt-Kettgarne 13, 15 in jeder Lage des Gewebes 10 als Binder-Kettgarne 17. Die Binder-Kettgarne 17 sind in einem Ab­ stand voneinander angeordnet, wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, beispielsweise so, daß sich die äußere und die innere Lage 11, 12 relativ zueinander im Betrieb verschieben können, wenn auf­ einanderfolgende Abschnitte des Siebes mit den zylindrischen Oberflächen von Transportrollen der Papiermaschine in Berührung kommen, wodurch die Verschleiß erzeugende Reibung verringert wird, welcher die innere oder untere Lage 12 durch den Reibungs­ kontakt mit diesen Oberflächen ausgesetzt ist.

Alternativ kann das Gewebe 10 eine einheitliche, mehrlagige Struktur ohne Bindergarne sein. Dabei werden die Garne 13, 14 der oberen Lage mit den Garnen 15, 16 der unteren Lage durch ein Kettgarn 13 der oberen Lage verbunden, das in Abständen nach unten geführt und mit einem Kettgarn 16 der unteren Lage ver­ webt ist, wodurch ein sogenannter "Heftpunkt" erzeugt wird. Die gesamte Gewebestruktur kann als Mehrlagengewebe mit glatter Oberfläche bezeichnet werden. Das Gewebe 10 kann auf einem übli­ chen Webstuhl in einem einzigen Arbeitsgang gewebt werden. Die Garne 15, 16 der unteren Lage werden gewebt, während die Garne 13 und 14 der oberen Lage direkt über die unteren Garne 15, 16 gewebt werden. Die Verbindung der beiden Garnsysteme erfolgt während des Webens, indem eines der Garne 13 nach unten geführt wird, um sich mit einem der unteren Garne 16 zu verschlingen und die "Heftpunkte" zu bilden. Das Verbinden der beiden Systeme er­ folgt vorzugsweise in vorbestimmten Abständen, beispielsweise bei jedem zweiten Kettgarn 16, so daß weder die Oberfläche der oberen Lage noch die untere Lage verformt werden.

Auch andere Mehrlagen-Formgewebe bekannter Art können durch die vorliegende Erfindung verbessert werden.

In Fig. 2 und 3 sind die Lagen 11 und 12 aus Gründen der deut­ licheren Darstellung in einem Abstand voneinander dargestellt. Tatsächlich werden die beiden lagen jedoch durch die Binder- Kettgarne 17 in Kontakt miteinander gehalten. Wie vorher erwähnt, ist die Anzahl der Binder-Kettgarne 17 in dem Fourdrinier- Formbandgewebe 10 vorzugsweise geringer als die Anzahl der Kett­ garne in jeder Lage 11, 12. Wie in Fig. 3 und 4 gezeigt, ist bei­ spielsweise nach jeweils sieben Haupt-Kettgarnen in jeder Lage ein Binder-Kettgarn vorgesehen. Außerdem können die Binder- Kettgarne 17 etwas dünner sein als zumindest die Kett- und Schußgarne 13, 14 der äußeren Lage 11. Vorzugsweise sind die Binder-Kettgarne 17 über alternative Schußgarne 14 in der äußeren Lage 11 und unter dazwischenliegende Schußgarne 16 in der unteren Lage 12 geschlungen.

Wenn das Fourdriniersieb-Gewebe 10 endlos gewebt wird, wie in Fig. 1 dargestellt, sind die Schußgarne 14, 16 in den beiden Lagen 11, 12 kontinuierlich und sie erstrecken sich in Längs­ richtung durch das obere und das untere Trum des endlosen Siebes. Da das Siebgewebe 10 fortschreitend gewebt wird, erstrecken sich die Schußgarne 14, 16 schraubenlinienförmig von einer Kante des Gewebes zur anderen. Natürlich erstrecken sich die Kettgarne 13, 15 und 17 quer durch das Gewebe.

Die Garne 13, 14, 15, 16 und 17 können aus einer Vielzahl von bekannten und üblicherweise verwendeten Garnen ausgewählt werden, vorausgesetzt, daß sie die hydrophoben bzw. hydrophilen Eigen­ schaften aufweisen, wie dies im folgenden im einzelnen beschrie­ ben ist. Demzufolge können diese Garne beispielsweise Multifil- Garne und Monofil-Garne oder mit Kunststoff beschichtete Metall­ drähte sein.

Wenn kunststoffbeschichtete Drähte oder Garne in dem Gewebe 10 verwendet werden, so sollten diese vorzugsweise nur in Querrich­ tung des Gewebes eingesetzt werden, während Garne aus biegsameren künstlichem und/oder natürlichem Textilmaterial in Längsrichtung des Bandes verwendet werden sollten. Bei einer derartigen Anord­ nung der kunststoffbeschichteten Metalldrähte werden diese keiner oder nur einer verhältnismäßig geringen Biegung ausgesetzt, wenn das Band über Rollen und über die Kanten von Saugkästen einer Papiermaschine geführt werden.

Wenn Kunststoff-Garne verwendet werden, ist es zweckmäßig, daß das Gewebe thermofixiert wird, um die Dehnung zu verringern oder zu vermeiden, und vorzugsweise werden aus kontinuierlichen Fäden bestehende Garne verwendet, da sie eine größere Zugfestigkeit aufweisen als synthetische Garne aus Stapelfasern. Im allgemein wird die Wärmefixierung bei Temperaturen zwischen etwa 65°C und 240°C über einen Zeitraum von 15-60 Minuten durchgeführt. Das Ausmaß der Wärmefixierung zum Erreichen der gewünschten Struktur des Gewebes hängt naturgemäß von dem Polymer-Charakter der Garne ab. Die optimalen Zeiten und Temperaturen sowie die Spannung, der das Gewebe während der Wärmefixierung ausgesetzt ist, können vom Fachmann durch Versuche für die verschiedenen Garne festge­ stellt werden. Typische synthetische Garne für die Herstellung des Siebgewebes können aus Polyamid, Polyester, Acryl-Polypropylen und anderen synthetischen Stoffen bestehen. Wie gezeigt, haben alle Haupt-Kettgarne 13, 15 und Schußgarne 14, 16 etwa die gleiche Dicke. Grundsätzlich können jedoch auch unterschiedliche Stärken und Arten von Garnen verwendet werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Gewebe 10 hat die obere Lage 11 einen hydrophoben Charakter, während die untere Lage 12 einen hydro­ philen Charakter hat. Die obere Lage 11 ist also wasserabweisend, während die untere Lage 12 eine Affinität für Wasser hat. Dem­ zufolge besteht die obere Lage 11 aus Garnen und Fasern, die ent­ weder auf Grund ihrer grundsätzlichen Polymer-Struktur oder auf Grund einer Behandlung zur Verbesserung der Wasserabstoßung, wie Behandlung mit einem fluorchemischen wasserabstoßenden Mittel, hydrophob sind. Derartige Behandlungen sind allgemein bekannt, siehe beispielsweise Kirk-Othmer "Encyclopedia of Chemistry" (Bd. 22, S. 146).

Die Fasern und Garne, welche die untere Lage 12 bilden, sind hydrophil entweder auf Grund der hydrophilen Natur der Garne oder als Ergebnis einer Behandlung beispielsweise mit einem Tensid. Eine Behandlung der Lage 12 mit Tensiden verstärkt ebenfalls deren hydrophilen Charakter. Der Ausdruck "Tensid" beschreibt eine chemische Verbindung, die

• 1. in mindestens einer Phase eines Systems löslich ist,
• 2. eine amphipathische Struktur aufweist,
• 3. deren Moleküle an Phasen-Grenzflächen orientierte Einzel­ schichten bilden,
• 4. als gelöster Stoff eine Gleichgewichtskonzentration an einer Phasen-Grenzfläche hat, die größer ist, als ihre Konzentration in der Lösung insgesamt,
• 5. Mizellen bildet, wenn die Konzentration als gelöster Stoff in einer Lösung einen charakteristischen Grenzwert übersteigt, und
• 6. irgendeine Kombination der grundlegenden Eigenschaften von Detergentien, Schaummitteln, Netzmitteln, Emulgiermitteln, Lösungsvermittlern und Dispergentien aufweist.

Tenside werden allgemein in anionische, kationische oder nicht- ionische klassifiziert. Bei der Erfindung werden vorzugsweise nicht-ionische Tenside verwendet, die allgemein bekannt sind.

Repräsentativ hierfür sind die Alkylphenoxypoly(äthylenoxy)äthanole, Octhylphenoxypoly(äthylenoxy)äthanole und Nonylphenoxypoly(äthylen­ oxy)äthanole mit Polyoxyäthylen-Anteilen in Durchschnitt zwischen 8 bis 15 Längeneinheiten. Andere verwendbare nicht-ionische Tenside sind Polyäthylenoxid, Polypropylenoxid und dergl.

Andere Chamikalien können entweder hydrophobe oder hydrophile Eigenschaften erzeugen und dazu verwendet werden, die Wasser­ abführ-Fähigkeiten der bei der Papierherstellung verwendeten Ge­ webe zu verbessern.

In der Papiermaschine erhält die obere Lage 12 des Gewebes 10 die Papierfaserbahn. An der letzten Stelle der Saugstation wird Wasser aus der Bahn in das mehrlagige Formgewebe gezogen. Auf Grund der hydrophoben/hydrophilen Natur des Gewebes wird das Wasser überwiegend in die untere Lage (oder die unteren Lagen) des Gewebes gezogen, wodurch wenig oder gar kein Wasser in der oberen Lage verbleiben kann. Ein Wiederbenetzen der Papierbahn wird dadurch verringert oder ausgeschlossen.

Wie in Fig. 4 in Draufsicht gezeigt, ist das Duplex-Gewebe ver­ hältnismäßig offen, d. h., es hat mindestens 9% offene Fläche. Aufgrund dieser offenen Fläche kann das Siebgewebe 10 zur Bil­ dung eines Papierblattes oder einer Papierbahn einen Papierfaser­ brei aufnehmen, der verhältnismäßig kurze und feine Fasern ent­ hält. Wenn die Fasern des Breis erheblich länger sind, kann ein offeneres Gewebe verwendet werden. In jedem Fall sollte die offene Fläche jeder Lage derart sein, daß in ausreichendem Maß Flüssig­ keit abgeführt werden kann, um die Bildung eines Papierblattes oder einer Papierbahn mit der gewünschten Qualität auf der Ober­ fläche des Fourdrinier-Siebgewebes zu erreichen.

Im Betrieb schützt die innere Lage 12 die Kett- und Schußgarne 13, 14 der oberen Lage 11 vor Verschleiß durch Reibung, da ein wesentlich größerer Teil der Abnutzung durch Reibung an der Rück- oder Innenseite eines Fourdriniersieb-Gewebes erfolgt als an der Außenseite, denn die innere Lage muß reibschlüssig über die verschiedenen Rollen und über Entwässerungsleisten, Saug­ kästen-Abdeckungen und anderen Tragflächen einer Papierform­ maschine gleiten. Die innere Lage 12 verstärkt nicht nur die obere oder äußere Lage 11, sondern sie verbessert auch die Dimen­ sionsstabilität des Formgewebes. Die Stabilität des Gewebes 10 kann weiter verbessert werden, wenn die beiden Lagen 11, 12 in geeigneten Abständen miteinander verbunden werden. Eine derartige Verbindung kann durch entsprechende Klebstoffe und/oder durch Verschmelzen der Lagen miteinander in solchen beabstandeten Be­ reichen erreicht werden. Vorzugsweise ist das Gewebe 10, wie be­ schrieben, endlos gewebt, so daß die Schußgarne in Längsrichtung des von dem Gewebe gebildeten Bandes verlaufen. Das Gewebe kann jedoch auch in der gewünschten Breite und Richtung der Schuß­ garne und in unbestimmter Länge in Richtung der Kettgarne gewebt werden, worauf das Gewebe in der gewünschten Länge (in Richtung des Schusses) abgeschnitten und die Enden in bekannter Weise mit­ einander verbunden werden, um ein endloses Band zu erhalten.

Beispiel

Ein Gewebe wird erzeugt aus Polypopylen-Monofil-Längsgarnen mit 0,05 cm Durchmesser und in einer Anzahl von 22 Längsgarnen pro cm, die mit Polyester-Monofil-Quergarnen mit 0,05 cm Durchmesser und einer Anzahl von insgesamt 15,7 Quergarnen pro cm (40 Quergarne pro Zoll, wobei 20 Quergarne in der oberen und 20 Quergarne in der unteren Lage eines Zweilagen-Gewebes vorgesehen sind) ver­ webt sind. Nach der Wärmefixierung erhält man ein Gewebe, das eine glatte Oberfläche an seiner Außenseite hat. Die Oberfläche der Außenseite wird mit einem Chromkomplex einer Perfluoro­ carbonylsäure behandelt.

Dieses Gewebe wird endlos gemacht, indem die Enden in bekannter Weise miteinander verwebt oder durch einen Stift verbunden werden. Das Gewebe hat eine verbesserte Unterstützung des Papierblattes mit verringerter Wiederbenetzung zur Folge und ergibt eine Er­ höhung des Wirkungsgrades der Papiermaschine.

Die erfindungsgemäßen Formsiebe können auch in üblicher Weise gefinisht werden, beispielsweise durch chemische Behandlungen, um die Lauffähigkeit und den Widerstand gegen chemische oder mechanische Zersetzung zu erhöhen.

Claims (2)

1. Formsieb für Papiermaschinen, bestehend aus einem Gewebe mit einer oberen, mit der Papierbahn in Berührung kommenden Lage (11) und einer unteren Lage (12) zur Unterstützung der oberen Lage, wobei die Lagen jeweils miteinander verwebte Kett- und Schußgarne aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Lage (11) hydrophob und die untere Lage (12) hydrophil ist.

2. Formsieb nach Anspruch 1 mit mindestens zwei aus Kett- und Schußfäden gewebten Lagen (11, 12), die durch Binder-Kettgarne (17) miteinander verwebt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Lage (11) aus hydrophoben Stoffen und die untere Lage (12) aus hydrophilen Stoffen hergestellt ist.