DE3889460T2

DE3889460T2 - Papiermaschinendruckfilz.

Info

Publication number: DE3889460T2
Application number: DE3889460T
Authority: DE
Inventors: William Hocking; Robert Legge
Original assignee: Tamfelt Inc
Current assignee: Valmet Fabrics Inc
Priority date: 1987-10-07
Filing date: 1988-09-20
Publication date: 1994-10-13
Anticipated expiration: 2008-09-21
Also published as: MX165211B; RU1834929C; KR890701345A; NO901559L; EP0394293A4; AR240493A1; US4781967A; KR960000726B1; JPH03501374A; DE3889460D1; FI101358B; NO178270B; WO1989003300A1; NO901559D0; CN1033666A; BR8807733A; FI901740A0; EP0394293A1; IN171928B; CN1014159B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen endlosen, ungewebten Papiermaschinendruckfilz, der in Papiermaschinen verwendet wird und dazu dient, Papierbögen oder Papierbahnen bei deren Herstellung zu tragen.
Die Verwendung von Papiermaschinendruckfilzen bei der Herstellung von Papier ist auf dem Gebiet der Papiermaschinen seit vielen Jahren bekannt. Wegen der verhältnismäßig großen Wassermengen, die bei der Herstellung von Papierbögen verwendet werden, muß der Papiermaschinendruckfilz, der dazu verwendet wird, das Material zu tragen, auf dem der Papierbogen hergestellt wird, so aufgebaut sein, daß das Wasser leicht aus dem Filz herausgedrückt werden kann, wenn das Material durch die Quetschwalzen der Presse geführt wird. Außerdem ist es bei der Herstellung von Papierbögen erwünscht, eine Markierung des Bogens zu vermeiden, wenn das Material durch die Quetschwalzen geführt wird. Solche Markierungen können auftreten, wenn der Druckfilz beispielsweise aus einem gewebten Material besteht, das notwendigerweise sogenannte "Buckel" aufweist, die dazu neigen, in die obere Außenfläche des Filzes vorzuspringen, wodurch sie Markierungen auf dem Papierbogen hinterlassen, wenn der Bogen durch die Quetschwalzen geführt wird.
Einige Anstrengungen sind schon unternommen worden, um die Verwendung von gewebten Materialien bei einem Papiermaschinendruckfilz zu vermeiden; ein solcher ungewebter Papiermaschinendruckfilz ist im US-Patent 3 097 413 gezeigt und beschrieben. Wie im US-Patent 3 097 413 beschrieben, vermeidet die Verwendung des ungewebten endlosen Papiermaschinendruckfilzes die Notwendigkeit einer Webeinrichtung, wie dies normalerweise bei den bekannten gewebten Filzen der Fall ist. Verschiedene andere Ausführungen von Papiermaschinendruckfilzen sind entwickelt worden, wobei ungewebte Materiallagen verwendet werden; ein solcher Druckfilz ist im US-Patent 4 555 440 dargestellt. Bei diesem Patent vermeidet der beschriebene Druckfilz die Verwendung von gewebten Materialien, jedoch sind die benachbarten Lagen durch einen Verbindungsfaden verbunden, der senkrecht durch die Lagen hindurchtritt und sich quer zur Maschinenlaufrichtung erstreckt. Andere Arten von ungewebten und ähnlichen Ausführungen von Papiermaschinendruckfilzen, die dem Anmelder bekannt sind, sind in den US-Patenten 2 943 379, 3 086 276, 3 331 140, 3 392 079, 3 401 467, 3 629 047, 3 657 068, 3 772 746, 4 224 372, 4 503 113 und 4 541 895 dargestellt.
Obwohl sich die in den genannten US-Patenten dargestellten und beschriebenen Druckfilze für begrenzte Zwecke als zufriedenstellend erwiesen haben, sind sie nicht vollständig zufriedenstellend hinsichtlich einer kommerziellen Betrachtungsweise und sind mit herkömmlichen Einrichtungen schwierig herzustellen; außerdem ist Ihre Herstellung verhältnismäßig teuer.
Die DE-A-1 802 560 beschreibt einen endlosen, ungewebten Papiermaschinendruckfilz, der mehrere ungewebte modulare Fadenverbindungseinheiten aufweist, die aufeinanderliegend benachbart und parallel zueinander angeordnet sind, wobei jede der modularen Fadenverbindungseinheiten aus mehreren Lagen von Textilmaterial besteht, wozu mindestens eine Lage von Faserflormaterial (Vlies) und eine Lage einer Fadenschar (Kettfäden) gehört, die durch mehrere Fäden gebildet wird, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Lage aus Faserflormaterial durch die Lage der Fadenschar in jeder Fadenverbindungseinheit getragen wird, wobei die Lage einer Fadenschar in einer Fadenverbindungseinheit nichtparallel oder quer zu der Lage der Fadenschar in einer benachbarten Fadenverbindungseinheit angeordnet ist, und wobei die aufeinanderliegenden benachbarten Fadenverbindungseinheiten miteinander ohne Zwischenverbindung durch eine sich dazwischen erstreckende gesonderte Fadenbindeeinrichtung vereinigt sind.
Erfindungsgemäß ist ein Papiermaschinendruckfilz dieser Gattung dadurch gekennzeichnet, daß jeder der in den Fadenscharen enthaltenen Fäden aus einem verhältnismäßig steifen, nichtverdichtenden Material besteht und einen weicheren Stapelfaserfaden aufweist, der schraubenförmig in Fadenlängsrichtung darauf gewickelt ist.
Wie nachfolgend näher beschrieben wird, vermeidet der einzigartige Druckfilz des Anmelders die Probleme der bisher bekannten Filze und schafft einen Druckfilz einer zusammengesetzten Struktur, der so aufgebaut ist, daß er Wasser vollständig aufnimmt, es in den Hohlräumen des Filzes hält und es an der Rückseite des Filzes rasch abgibt, so daß man verbesserte Ergebnisse beim Papierherstellungsvorgang erhält, wobei der Filz gleichzeitig eine außerordentlich glatte Filzoberfläche gegenüber dem Papierbogen bietet. Die vorliegende Erfindung vermeidet auch jede Unebenheit in dessen Oberfläche, die sich aus der Verwendung von Webstühlen ergeben könnte, und vermeidet außerdem die Notwendigkeit eines speziellen Verbindungsverfahrens.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen.
In den beigefügten Zeichnungen, die die gegenwärtig als beste angesehene Ausführungsform der Erfindung erläutern, ist:
Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Papiermaschinendruckfilzes nach der Erfindung;
Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform und
Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer weiter abgewandelten Ausführungsform.
In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines Papiermaschinendruckfilzes dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet, wobei der Papiermaschinendruckfilz 10 mit seinen Komponentenlagen in auseinandergezogener Form zum Zwecke der Darstellung gezeigt ist. Gemäß der Erfindung ist der Papiermaschinendruckfilz 10 durch eine Kompositstruktur gekennzeichnet, die aus mehreren Modulen besteht, zu denen faserige Faserflormodule und tragende Fadenverbindungseinheits-Module gehören, die parallele Fäden aufweisen, wobei mindestens einer der Fadenverbindungseinheits-Module so angeordnet ist, daß seine Fäden in nichtparalleler Anordnung in Bezug auf die Fäden des benachbarten Fadenverbindungseinheit-Moduls angeordnet sind.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist eine modulare obere Fadenverbindungseinheit allgemein mit 12 bezeichnet und beteht aus einer Fadenschar, die mehrere parallele Fäden 14 umfaßt, von denen jeder aus einem Monofilament, einem Multifilament oder aus Stapelfasern (Spinnfasern) bestehen kann und auch einen gedoppelten, mehrfach gezwirnten, geflochtenen oder gezwirnten Aufbau haben kann. Es versteht sich, daß - innerhalb der durch Anspruch 1 gegebenen Grenzen - verschiedene Fadenstrukturen in den Modulen verwendet werden können; diese Strukturen können aus irgendeiner textilen Faser (natürlich oder synthetisch) bestehen, einschließlich (jedoch nicht eingeschränkt auf) Polyester, Polyamid, Polyolefin, wie Polypropylen oder Polyäthylen, Vinylchloridpolymeren, Polyacrylnitril, Ployurethan, Wolle oder Baumwolle. Verschiedene Kombinationen der Fasern können auch gemischt werden, um unterschiedlichen Zwecken in einem hergestellten Filz zu dienen. In diesem Zusammenhang kann eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus zwei oder drei aufeinanderliegenden Monofilamentfäden mit einem hohen Zwirnfaktor von 3,15-5,91 Drehungen pro cm (8-15 Drehungen pro Zoll) bestehen, um einen verhälstnismäßig steifen, nichtverdichtenden, harten Faden zu bilden mit einem weicheren Stapelfaserfaden (Spinnfaserfaden) 16, der schraubenförmig in Fadenlängsrichtung gewickelt ist. Der Stapelfaserfaden 16 unterstützt die Stabilität der modularen oberen Fadenverbindungseinheit 12 und unterstützt außerdem das Halten eines faserigen Faserflors in der Verbindungseinheit, wie später noch beschrieben wird.
Der Polyamidfaden wird bevorzugt wegen seiner überragenden Eigenschaften, zu denen hohe Festigkeit, Widerstand gegen Verdrehung und Widerstand gegen Papierherstellungschemikalien gehören. Außerdem bildet Polyamidfaser ein ideales Material für den Faden wegen seiner Fähigkeit zum Heißfixieren und seiner Heißfixierungseigenschaften, was wichtig ist für die Beeinflussung der Dimension in einem fertiggestellten Filzprodukt.
Wie beschrieben wird, sind das Fadengewicht (Denier) der Fasern und der Durchmesser der Fäden in einem Modul unterschiedlich in Abhängigkeit von der Anordnung des Moduls in dem Filz. In diesem Zusammenhang können die Fadendurchmesser von 0,025-1,2 cm (0,001 Zoll - 0,300 Zoll) reichen; wenn der Faden gezwirnt ist, können die Drehungen pro cm von 0-15,75 pro cm (0-40 pro Zoll) reichen, abhängig von dem Fadengewicht und der Art der Konstruktion, d.h. einfach oder gedoppelt. Die Fadengewichte können von 3,24 g pro 91 m - 973 g pro 91 m reichen (50 grains pro 100 yards - 15.000 grains pro 100 yards). Harte, inkompressible, hochgezwirnte Fäden sind erwünscht für die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung wegen ihrer Fähigkeit, Hohlräume in dem Filz aufrechtzuerhalten, wie noch beschrieben wird; dies ist notwendig, um Wasser zu absorbieren und aufzunehmen oder von dem Papierbogen wegzuführen, wenn der Bogen den hohen Quetschbelastungen an den Quetschwalzen der Papiermaschinenpresse ausgesetzt wird. Die gedoppelte Konstruktion ist auch erwünscht, weil sie dazu beiträgt, den faserigen Faserflor zu schützen, wenn der Druckfilz benutzt wird.
Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die parallelen Fäden 14, die in dem Modul oder der Fadenverbindungseinheit 12 enthalten sind, mit Abstand zueinander angeordnet; in diesem Zusammenhang können Sie so angeordnet sein, daß sie eine Dichte im Bereich von 2,4-59,1 Strängen pro cm (6-150 Strängen pro Zoll) aufweisen, abhängig von der Ausführung des jeweiligen Druckfilzes. Wenn die Größe der Fäden verändert ist, um eine geschichtete Anordnung der Fadenmodule zu bilden, kann die modulare Verbindungseinheit 12 feine Fäden enthalten, die eine Dichte von 15,7-59,1 Fäden pro cm (40-150 Fäden pro Zoll) aufweist. Eine mittlere modulare Fadenverbindungseinheit, allgemein mit 18 bezeichnet, kann Fäden mittlerer Größe mit 7,9-28,3 Fäden pro cm (20-72 Fäden pro Zoll) enthalten und eine untere modulare Fadenverbindungseinheit, die allgemein mit 24 bezeichnet ist, kann gröbere oder schwerere Fäden enthalten, die mit 2,4-9,5 Fäden pro cm (6-24 Fäden pro Zoll) angeordnet sind. Es versteht sich jedoch, daß alle modularen Fadenverbindungseinheiten in der Filzkonstruktion dieselbe Fadengröße mit derselben Dichte enthalten können. Bei der bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die obere Fadenverbindungseinheit 12 Fäden im Bereich von 7,78 g pro 91 m (120 grains pro 100 yards) auf mit einer Dichte von 36, die mittlere Fadenverbindungseinheit Fäden im Bereich von 23,34 g pro 91 m (360 grains pro 100 yards) mit einer Dichte von 24, und die gröbere Boden-Fadenverbindungseinheit 24 weist Fäden mit einem Gewicht von 64,86 g pro 91 m (1.000 grains pro 100 yards) und einer Dichte von 12 auf.
Wiederum in Fig. 1 ist gezeigt, daß die mittlere oder zwischengelegte modulare Fadenverbindungseinheit 18 eine Gruppe oder Schar von parallelen Fäden 20 aufweist und einen Spinnfaser- oder Stapelfaserfaden 22, der einen Teil der parallelen Fäden 20 bildet und schraubenförmig in Fadenlängsrichtung darauf gewickelt ist. Wie dargestellt, ist die Fadenschar 20 quer zu der Richtung der Fäden 14 der modularen Fadenverbindungseinheit 12 angeordnet. In diesem Zusammenhang kann die Fadenschar 14 in der Maschinenlaufrichtung angeordnet sein, während die Fadenschar 20 quer zur Maschinenlaufrichtung angeordnet ist. Unterhalb der modularen Fadenverbindungseinheit 18 ist die modulare Fadenverbindungseinheit 24 angeordnet, die grobe Fäden 26 aufweist mit einer Stapelfaser 28, die schraubenförmig in Fadenlängsrichtung darauf gewickelt ist. Es ist außerdem festzustellen, daß die Fäden 26 der unteren modularen Fadenverbindungseinheit 24 sich in eine Richtung erstrecken, die parallel zu der Fadenschar 14 der modularen Fadenverbindungseinheit 12 verläuft, jedoch quer zu der Fadenschar 20 der modularen Fadenverbindungseinheit 18. Die Anordnung der parallelen Fadenscharen in den modularen Fadenverbindungseinheiten 18 und 24 und deren Dichte fallen in die oben beschriebenen Bereiche.
Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält jede der modularen Fadenverbindungseinheiten 12, 18 und 24 faserige Faserflorlagen, die auf jeder herkömmlichen Kardiereinrichtung (Streichmaschine) hergestellt werden können, die einem Fachmann auf dem Gebiet herkömmlicher Textilfasern bekannt ist. Die faserigen Faserflore, die mit 30, 32 bzw. 34 bezeichnet sind, können aus demselben polymerischen oder natürlichen Fasermaterial hergestellt sein, das die vorher genannten Fäden enthalten. Das bevorzugte faserige Faserflormaterial ist Polyamid wegen seiner chemischen und physikalischen Eigenschaften, die oben erwähnt wurden. Außerdem hat Polyamid ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich der Abriebfestigkeit. Die Fasern der Faserflorlagen oder -bahnen liegen im Bereich von 1,5 x 10&supmin;&sup7; kg/m - 60 x 10&supmin;&sup7; kg/m (1,5 denier - 60 denier). Die Stapellänge der Fasern liegt im Bereich von 5,1-15,3 cm (2 Zoll - 6 Zoll) mit einem bevorzugten Bereich von 7,6-11,7 cm (3-4,5 Zoll) Länge. Normalerweise ist die Faserflorbahn auf einer typischen Kardiermaschine hergestellt mit einer querlaufenden Florteileinrichtung, die die Bahnen auf die gewünschten Gewichte bringt. Ein typisches Modulgewicht liegt im Bereich von 0,003-0,18 g pro cm² (1-60 ounces pro square yard), und die bevorzugten Faserflorgewichte liegen im Bereich von 0,017 - 0,06 g pro cm² (5-20 ounces pro square yard), wie in der vorliegenden Erfindung enthalten. Die Fasern des Faserflors (Vlieses) sind normalerweise nach einer Zufallsverteilung angeordnet; wenn gewünscht können die Faserflorfasern etwa parallel ausgerichtet sein durch die Verwendung einer speziellen Einrichtung. Man erkennt, daß die Faserflorlagen und die Fadenscharen miteinander vereinigt werden, um die modularen Fadenverbindungseinheiten 12, 18 und 24 zu bilden. Es versteht sich, daß die Faserflorbahnen und die Fadenscharen durch verschiedene Techniken vereinigt werden können. Eine dieser Techniken umfaßt das Verbinden der Fadenschar mit dem Faserflor durch Nadelung oder durch Verwendung eines Klebstoffs oder eines Heißschmelzharzes in Form von Partikeln, Fasern, Bögen oder Spray. Andere Verfahren oder Kombinationen von Verfahren zur Verbindung des Faserflors mit den Fäden ergeben sich für den Fachmann auf dem Gebiet der Verbindung von Schichtsubstraten. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Nadeltechnik bevorzugt; Nadeltechniken sind bekannt und auf dem Gebiet der Papiermaschinenfilze üblich; es ist daher nicht erforderlich, diese Nadeltechniken hier näher zu beschreiben.
Wie in Fig. 1 dargestellt, sind die modularen Fadenverbindungseinheiten übereinander angeordnet. Sie können jedoch in verschiedenen Relativlagen angeordnet sein. Verschiedene Kombinationen mit anderen Anzahlen von Modulen sind möglich, ohne den Rahmen oder das Ziel der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie sich aus den anderen Ausführungsformen der Erfindung ergibt, wie nachfolgend beschrieben, und in Abhängigkeit von dem gewünschten Verwendungszweck des Filzes. Beispielsweise kann die Fadenschar eines Moduls benachbart zu den Fäden des nächsten Moduls angeordnet sein, oder die Faserflorkomponente kann benachbart zu einer anderen Faserflorkomponente angeordnet sein.
Der Aufbau des Filzes 10 wird vervollständigt durch Anordnung von Faserflormodulen 35, 36 und 37 am obersten Ende des Filzes, während ein Faserflormodul 38 am unteren Ende des Filzes angeordnet werden kann, wie in Fig. 1 gezeigt. Die Faserflormodule 35, 36, 37 und 38 können auch in den Filz genadelt werden, um die Faserflorbahnen mit den modularen Fadenverbindungseinheiten zu vereinigen und zusätzliche Eigenschaften der Glattheit und Stabilität zu erreichen.
Man erkennt, daß die Anordnung von Modulen, wie in Fig. 1 gezeigt, eine einzigartige Konstruktion ergibt, insbesondere in Hinsicht auf deren Verwendung in einem endlosen Druckfilz. Da der Filz endlos ist, erhält man eine absolute Gleichförmigkeit; wegen der Anordnung der Fadenverbindungseinheiten ergeben sich keine Kreuzungsstellen oder Fadenvorsprünge, wie sie für Gewebe kennzeichnend sind, die bei den herkömmlichen bekannten Filzen verwendet werden; dadurch wird das Abdrücken oder Markieren des Bodenmaterials vermieden, das durch den Filz während der Papierherstellung getragen wird. Durch Anordnung der modularen Fadenverbindungseinheiten in kreuzender Anordnung zueinander werden Hohlräume gebildet, die es ermöglichen, Wasser dorthinzuleiten, so daß der Filz das Wasser vollständig aufnehmen kann, um es in den hohlen Bereichen zu halten und es schnell an der Filzrückseite abzugeben. Durch die Verwendung von stark gezwirnten Fäden in den Fadenverbindungseinheiten wird außerdem die Faserbindung der Faserflorlagen verbessert und die Bindung zu den Längsfäden in den Fadenverbindungseinheiten wird ebenfalls verbessert. Daraus resultiert, daß man eine vollständige Breitenstabilisierung bei Papiermaschinenanwendungen erhält, bei denen Bahnkantenbeanspruchungen auftreten.
Man erkennt außerdem, daß die Verwendung der feineren Fäden in der obersten Fadenverbindungseinheit 12 notwendig ist, um eine sehr glatte Oberfläche ohne Noppen oder Kreuzungspunkte in der oberen Lage oder Papierseite des Filzes zu erhalten. Die Fähigkeit der Fäden, wegen ihrer Nichtkompressibilität einem Zusammendrücken zu widerstehen und das Hohlraumvolumen auch unter hohem Druck der Preßwalzenquetschung beizubehalten, ist im wesentlichen das Ergebnis der stärkeren Fadenzwirnungen und des Widerstandes gegen Verformung unter Preßlast.
Man erkennt, daß der Druckfilz der vorliegenden Erfindung durch eine ungewebte Lage von Materialien gebildet wird, die keine Nähte oder Fadenkreuzungen oder Noppen aufweisen, was zu einer unerwünschten Markierung in einem Papierbogen unter hohem Quetschdruck führen würde. Der Druckfilz nach der vorliegenden Erfindung ist nicht nur vollständig gleichförmig wegen seiner einzigartigen modularen Bauweise, sondern der bei hoher Quetschbelastung ausgeübte Druck ist auch gleichförmiger, was zu einer gleichförmigeren Verteilung der Feuchtigkeit im Papierbogen führt. Wegen der besseren Oberfläche, die durch die feineren Fäden und Faserflorbahnen in der oberen Fadenverbindungseinheit 12 geschaffen wird, können höhere Drücke ausgeübt werden, ohne daß die Gefahr von unerwünschten Markierungen auf dem Papierbogen besteht. Die Erfindung kombiniert somit Oberflächenglätte und Verdichtungswiderstand in höherem Maße als bei bisher bekannten endlosen Druckfilzen.
Man erkennt, daß durch Verwendung der modularen Strukturen in dem Filz die feineren Fäden nahe an der die Bogenseite bildenden Oberfläche angeordnet werden können, während die gröberen Fäden an der Rollseite oder inneren Oberfläche des Filzes angeordnet werden können ohne die Verwendung von irgendwelchen Verbindungsfäden wie bei einem Wirkvorgang oder Nähvorgang, wo die Fäden unter der Belastung Markierungen auf dem Papierbogen erzeugen könnten. Man erkennt außerdem, daß die Erfindung eine feste nichtgewebte Struktur bildet, und zwar teilweise wegen der stärkeren Zwirnung der Fäden in der mittleren modularen Fadenverbindungseinheit, die im Winkel relativ zu der Richtung der Fäden der äußeren modularen Fadenverbindungseinheiten angeordnet ist. Indem man die nichtgewebten Lagen mit den Verstärkungsfäden in Querrichtung versieht, haben die Fäden eine erhöhte Festigkeit und unterliegen nicht so leicht einem Schrägverzug, wenn sie beim Papierherstellungsvorgang naß werden. Daher führt die vorliegende Erfindung, obwohl sie nichtgewebte Strukturen verwendet, zu einer außerordentlichen Festigkeit.
Durch den Aufbau des Filzes aus Modulen wie beschrieben, ist bei der Erfindung kein großer Kapitalaufwand für schwere, speziell konstruierte Webstühle für Papiermaschinendruckfilze erforderlich; entsprechende Einrichtungen zum Wickeln und Bäumen sind für so aufgebaute Filze nicht erforderlich.
In Fig. 2 ist eine abgewandelte Ausführung eines Druckfilzes dargestellt und allgemein mit 40 bezeichnet. Der Druckfilz 40 weist eine obere modulare Fadenverbindungseinheit auf, allgemein mit 42 bzeichnet, eine innere modulare Fadenverbindungseinheit, allgemein als 44 bezeichnet, und eine untere modulare Fadenverbindungseinheit, allgemein mit 46 bezeichnet. Die obere Fadenverbindungseinheit 42 weist eine Fadenschar oder Gruppierung von Fäden auf, die aus mehreren parallelen Fäden 48 besteht, auf denen eine Stapelfaser 50 angeordnet ist wie oben beschrieben. Die Fäden 48 können aus den Materialien bestehen, die oben im Zusammenhang mit dem Filz 10 beschrieben wurden, und die Stapelfaser 50, die schraubenförmig auf die Fäden 48 in deren Längsrichtung gewickelt ist, besteht ebenfalls aus diesen oben genannten Materialien. Von einer Fadenschar, die mehrere parallele Fäden 48 umfaßt, wird eine faserige Faserflorbahn 52 getragen, in der deren Fasern normalerweise ungeordnet in einer Zufallsverteilung angeordnet sind.
Die innere Fadenverbindungseinheit 44 wird durch eine Fadenschar gebildet, die aus mehreren Fäden 54 besteht, deren Richtung quer zu der Richtung der Fäden 48 der Fadenverbindungseinheit 42 verläuft. Es versteht sich auch, daß die Fäden 54 in irgendeiner geeigneten Winkelanordnung in Bezug zu den Fäden 48 angeordnet sein können, abhängig von den Anforderungen des Bestimmungszwecks des Filzes. In diesem Zusammenhang erkennt man, daß die Winkelanordnung zwischen den Fäden 48 und 54 Hohlräume bildet, zur Aufnahme, zum Halten und zur Abgabe von Wasser durch den Filz 40; außerdem wird dadurch ein Zusammendrücken der Fäden verhindert, wenn der Druckfilz in den hochbelasteten Quetschbereich der Papiermaschine bewegt wird. Die Fäden 54 tragen eine faserige Bahn 56, deren Inhalt ähnlich dem der Faserflore wie oben beschrieben ist. Unterhalb der Fadenverbindungseinheit 44 ist die Fadenverbindungseinheit 46 angeordnet, in der die groben Fäden 58 angeordnet sind; die Richtung der groben Fäden 58 ist so dargestellt, daß sie quer zu der Richtung der Fäden 54 der mittleren Fadenschar 44 verlaufen. Die groben Fäden 58 einschließlich des Stapelfadens 60, der schraubenförmig darauf in der deren Längsrichtung gewickelt ist, sind ebenfalls aus Materialien hergestellt, wie sie oben im Zusammenhang mit dem Filz 10 beschrieben wurden.
Im Inneren des Filzes 40 und zwischen den modularen Fadenverbindungseinheiten 42 und 44 ist ein innerer faseriger Faserflormodul 62 angeordnet. Der Faserflormodul 62 kann mit den modularen Fadenverbindungseinheiten 42, 44 und 46 durch Nadelung in einem nachfolgenden Arbeitsgang verbunden werden. Am obersten Ende des Filzes 40 sind Bahnmodule 63, 64 und 65 angeordnet, und am untersten Ende des Filzes ist ein Faserflormodul 66 angeordnet. Die Module 62, 63, 64, 65 und 66, die mit den modularen Fadenverbindungseinheiten 42, 44 und 46 verbunden sind, bilden den kompletten Filz, der aus mehreren modularen Lagen zusammengesetzt ist, die einander tragen und wie gezeigt in geeigneter Weise angeordnet sind, um eine stabile Konstruktion zu bilden. Die zusammengesetzte Struktur gemäß Fig. 2 besteht aus drei Fadenverbindungseinheiten mit mindestens einer modularen Fadenverbindungseinheit, die eine Fadenschar enthält, deren Fäden in einem Winkel zu den Fäden der benachbarten modularen Fadenverbindungseinheiten angeordnet sind; alle Fadenverbindungseinheiten weisen innere Lagen auf, die sandwichartig zwischen den Modulen 63, 64, 65 und 66 angeordnet sind, die die äußeren Lagen bilden. In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wirkt der innere Modul 62 mit den Modulen 63, 64, 65 und 66 zusammen, um eine Polsterwirkung oder Pufferwirkung für die Fadenverbindungseinheiten zu erreichen, wenn der Filz durch die Quetschwalzen der Preßmaschine bewegt wird.
In Fig. 3 ist eine weitere Abwandlung oder Modifikation der Erfindung dargestellt; sie weist einen Druckfilz auf, der allgemein mit 68 bezeichnet ist. Allgemein mit 70, 72 und 74 bezeichnete modulare Fadenverbindungseinheiten sind in der Weise aufgebaut, wie dies vorher für die Druckfilze 10 und 40 gemäß Fig. 1 und 2 gezeigt und beschrieben wurde. In Fig. 3 ist ein mit 76 bezeichneter innerer Faserflormodul zwischen der oberen modularen Fadenverbindungseinheit 70, in der feinere Fäden angeordnet sind, und dem äußeren Faserflormodul angeordnet, der mit 78 bezeichnet ist. Ein unterer Faserflormodul 80 wirkt mit den Modulen 76 und 78 zusammen, um die modularen Fadenverbindungseinheiten 70, 72 und 74 sandwichartig dazwischen aufzunehmen, wobei die oberen Faserflormodule 76 und 78 außerdem einen Polstereffekt bewirken, um sicherzustellen, daß die obere Fläche des Filzes 68 glatt ist, um das Eindrücken oder Markieren des Papiers zu vermeiden, das durch den Filz 68 während des Papierherstellungsvorgangs getragen wird. Wenn gewünscht, kann der Modul 78 eine gerichtete Faserbahn aufweisen, um die Glätte der Filzoberfläche noch weiter zu verbessern.
Obwohl es nicht bevorzugt ist, ein gewebtes Material bei der vorliegenden Erfindung zu verwenden, ist es möglich, eine Lage von gewebtem Material als innere modulare Fadenverbindungseinheit einzufügen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Der innere Modul 94 enthält gewebte Fäden 96, die auf einer geeigneten gebräuchlichen Webeinrichtung gewebt sein können.
Man erkennt, daß die hier beschriebene Ausführungsform der Erfindung und die verschiedenen Abwandlungen Module von Fadenscharen und Faserflor aufweisen, die in verschiedenen Anordnungen angebracht sind, um den Filz zu bilden. Durch die Verwendung von nichtkompressiblen Fäden in den verschiedenen Modulen ist es möglich, einen Filz zu konstruieren, der weniger zur Verzerrung oder Verwerfung neigt, insbesondere in den Bereichen hoher Quetschbelastung der Papiermaschinenpresse. Die Aufrechterhaltung der ursprünglichen Fadenstruktur ist wesentlich, um ein Hohlraumvolumen aufrechtzuerhalten und zu verhindern, daß die obersten Module unter Druck in die Zwischenräume der Fäden von größerem Durchmesser der unteren Lage eindringen.
Aus der vorangehenden Beschreibung der Erfindung ergibt sich, daß eines der wesentlichen vorteilhaften Merkmale der Erfindung im modularen Aufbau des Druckfilzes liegt, was durch die lagenförmige Aufeinanderfolge von speziellen Einheiten eines Faserflors und einer Fadenverbindungseinheit erreicht wird. Jede der modularen Fadenverbindungseinheiten, die aus einem Faserflor oder einer Bahn und einer Fadenschar bestehen, kann aus bestimmten ausgewählten Materialien hergestellt sein, die dem Filz vorgegebene physikalische Eigenschaften geben, die auf andere Weise nicht erreicht werden könnten. Ein Vorteil ist, daß die Verwendung von gesonderten modularen Fadenverbindungseinheiten dem Filz außerordentlich hohe Abmessungsstabilität geben, wie es für Papiermaschinendruckfilze gefordert wird, insbesondere für solche, die ungewebte Bahnen enthalten. In diesem Zusammenhang können die Faserflorfasern in einer Fadenverbindungseinheit oder in irgendeinem Modul quer zur Maschinenrichtung ausgerichtet sein, d.h. quer zu der Lagenrichtung der Maschine und parallel zu der parallelen Fadenschar in Maschinenquerrichtung, wobei eine Stabilität durch die ausgerichteten Fasern und durch die Fadenschar erreicht wird.
Ein anderer Vorteil der Verwendung eines modularen Aufbaus besteht darin, daß verschiedene chemische oder physikalische Behandlungen in den Filz eingebracht werden können, wobei die Behandlung innerhalb der speziellen Grenzen des einzelnen Faserflormoduls oder der modularen Fadenverbindungseinheit enthalten sein kann, ohne daß es zu einem Übertragen oder Auslaufen auf andere Verbindungseinheiten kommt oder anderen Einflüssen auf die Fasermodule. Es versteht sich, daß verschiedene unterschiedliche Behandlungsarten bei demselben Filz angewendet werden könne, indem einfach die einzelnen Verbindungseinheiten behandelt werden, bevor sie in den herzustellenden Filz eingelegt werden. Ein Beispiel für eine solche chemische Behandlung besteht darin, daß die Bodenlagen des Filzes mit einer inkompressiblen, harten, Polymerharzbeschichtung versehen sein können, während eine mittlere oder obere Lage eine verhältnismäßig weichere Polymerbeschichtung-Polsterlage haben könnte, beispielsweise Urethan oder Gummi, das den oberen Lagen eine federnde Wirkung gibt. Da der Filz sowohl hart als auch federnd ist, widersteht er einer Verdichtung während seiner ganzen Lebensdauer. Die Verwendung von Faserflormaterial in der Verbindungseinheit hat außerdem den Vorteil, daß es mit der Fadenschar, die unterschiedlich behandelt wird, behandelt und vereinigt werden kann. Beispiele für physikalische Behandlungen sind Kalandrieren, Heißfixierung oder Vordehnen. Wenn gewünscht, kann der fertiggestellte Filz auch einer vollständig anderen Behandlung unterworfen werden.
Ein weiterer Vorteil der modularen Konstruktion besteht darin, daß unterschiedliche Faserbahnen und unterschiedliche Fäden an genau vorgegebenen Stellen innerhalb desselben Filzes verwendet werden können. Beispielsweise können mineralische, metallische oder aus Kohlenstoff bestehende Fäden oder Fasern den speziellen Lagen des modularen Filzes zugegeben werden. Diese Materialien können den fertigen Druckfilz zusätzlich nichtkompressibel machen.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung einer modularen Konstruktion besteht darin, daß ein spezielles Polymerharz an einer eng begrenzten Stelle innerhalb des Druckfilzkörpers verwendet werden kann. So könnte eine Fadenverbindungseinheit durch Verfahren behandelt werden, wie sie im US-Patent 3 613 258 beschrieben sind, das das Fixieren von Monofilamentsträngen in einem Filz zeigt. Beim Druckfilz gemäß der vorliegenden Erfindung können einige der Module durch Extrusion mit einem Polymer- Materialstrang oder -Materiallitze vereinigt werden. Der extrudierte Polymerstrang kann auch in ausgewählter Weise innerhalb eines Moduls angeordnet werden. Die besonderen Eigenschaften des Polymerharzes können in den Filz integriert werden, d.h. die Harzeigenschaften, die nach den Kriterien ausgewählt werden, die durch die gewünschten Eigenschaften eines speziellen Filzes vorgegeben sind.
Die vorliegende Erfindung umfaßt einen Papiermaschinendruckfilz, der mehrere Lagen von modularen textilen Strukturen aufweist, die aus textilen Fasern gebildet sind, wobei jede der textilen Strukturen oder Module aus faserigen Faserflorlagen bzw. Vliesen oder Fadenverbindungseinheiten oder einer Kombination von beidem besteht. Benachbart zu einigen der Faserflorlagen ist eine Fadenschar angeordnet, wobei jede Fadenschar aus mehreren parallelen Fäden besteht und jede Fadenschar mit einer Faserflorlage verbunden ist.
Ein Modul bestehend sowohl aus Faserflor als auch aus Faden wird als Fadenverbindungseinheit bezeichnet. Die Fadenverbindungseinheiten sind nicht aneinander fixiert durch irgendeine Verbindungsstruktur, und die Fäden mindestens eines dieser Module sind in nichtparalleler Ausrichtung zu den Fäden eines benachbarten Moduls angeordnet. Die äußeren Module sind miteinander und mit den inneren Modulen durch Nadelung verbunden, wobei die Module in aufeinanderliegender paralleler Anordnung zueinander angebracht sind.
Die Erfindung sieht auch die Bildung der einzelnen Fäden der Fadenverbindungseinheiten aus einem nichtkompressiblen Material vor; die Nichtkompressibilität des Fadenmaterials ermöglicht es, daß der Filz durch die Preßquetschwalzen geleitet werden kann, ohne die Fäden zusammenzudrücken, wodurch es ermöglicht wird, daß die durch die Fadenverbindungseinheiten gebildeten Hohlräume erhalten bleiben, um Wasser darin zu halten, damit es an der Rückseite des Filzes an den Quetschwalzen abgegeben werden kann.
Um die wirksame Abgabe des Wassers an der Rückseite des Filzes zu unterstützen, sieht die Erfindung außerdem vor, daß die Fäden der obersten Fadenverbindungseinheit von verhältnismäßig geringer Größe sind, wodurch eine glatte obere Fläche geschaffen wird. Die Fäden der Fadenverbindungseinheit, die unmittelbar unter der obersten Verbindungseinheit angeordnet ist, weisen eine etwas größere Größe als die der obersten Verbindungseinheit auf, und mindestens eine dritte Verbindungseinheit ist vorgesehen, die Fäden aufweist, die von einer Größe sind, die größer ist als die der inneren Verbindungseinheit. Diese sog. Stratifikation oder Schichtung der Module bewirkt eine leichte Förderung des Wassers durch den Filz, um es an dessen Rückseite abzugeben, wenn der Filz die Quetschwalzen passiert. Die Glätte der Oberfläche und der Widerstand gegen Zusammendrückung ergibt in Kombination mit der geschichteten Struktur der Module einen Filz von stabiler Struktur, der nicht auf herkömmlichen Webstühlen für Papiermaschinendruckfilze und den zugehörigen Wickeleinrichtungen und Bäumeinrichtungen hergestellt werden muß; außerdem wird keine Stepp- oder Näheinrichtung verwendet, um den Filz gemäß der Erfindung herzustellen. Dies trägt dazu bei, daß der Filz in kürzerer Zeit als herkömmliche gewebte Filze hergestellt werden kann.

Claims

1. Endloser, ungewebter Papiermaschinendruckfilz, der mehrere ungewebte modulare Fadenverbindungseinheiten (12, 18, 24; 42, 44, 46; 70, 72, 74) aufweist, die aufeinanderliegend, benachbart und parallel zueinander angeordnet sind, wobei jede der modularen Fadenverbindungseinheiten (12, 18, 24; 42, 44, 46; 70, 72, 74) aus mehreren Lagen von Textilmaterial besteht, wozu mindestens eine Lage von Faserflormaterial (30, 32, 34; 52, 56) und eine Lage einer Fadenschar gehört, die durch mehrere Fäden (14, 20, 26; 48, 54, 58) gebildet wird, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Lage aus Faserflormaterial (30, 32, 34; 52, 56) durch die Lage der Fadenschar in jeder Fadenverbindungseinheit getragen wird, wobei die Lage einer Fadenschar in einer Fadenverbindungseinheit nichtparallel oder quer zu der Lage der Fadenschar in einer benachbarten Fadenverbindungseinheit angeordnet ist, und wobei die aufeinanderliegenden benachbarten Fadenverbindungseinheiten miteinander ohne Zwischenverbindung durch eine sich dazwischen erstreckende gesonderte Fadenbindeeinrichtung vereinigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der in den Fadenscharen enthaltenen Fäden aus einem verhältnismäßig steifen, nichtverdichtenden Material (14, 20, 26; 48, 54, 58) besteht und einen weicheren Stapelfaserfaden (16, 22, 28; 50, 55, 60) hat, der schraubenförmig in Fadenlängsrichtung darauf gewickelt ist.

2. Endloser Filz nach Anspruch 1, bei dem die Fäden in der Lage von Fäden einer obersten Fadenverbindungseinheit (12, 42, 70) eine vorgegebene Größe haben und die Fäden in der Lage von Fäden mindestens einer weiteren Fadenverbindungseinheit, die unterhalb der obersten Fadenverbindungseinheit angeordnet ist, eine Größe haben, die größer ist als die Größe der Fäden in der obersten Fadenverbindungseinheit (12, 42, 70).

3. Endloser Filz nach Anspruch 1, bei dem die Faserflorfasern (30; 52) einer obersten Faserflorlage ein vorgegebenes Fadengewicht (Denier) und die Faserflorfasern mindestens einer weiteren Faserflorlage, die unterhalb der obersten Faserflorlage angeordnet ist, ein Fasergewicht (Denier) haben, das größer ist als das Fasergewicht (Denier) der Fasern der obersten Faserflorlage.

4. Endloser Filz nach Anspruch 1, bei dem die Fäden jeder Fadenlage in einer Fadenschar aus Stapelfasern bestehen.

5. Endloser Filz nach Anspruch 1, bei dem die Fäden ein synthetisches Monofilament umfassen.

6. Endloser Filz nach Anspruch 1, bei dem die Fäden ein Material umfassen, das gedoppelt, gezwirnt oder geflochten ist.

7. Endloser Filz nach Anspruch 1, bei dem die Fäden jeder Lage von Fadenscharen ein Material umfassen, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyester, Polyamid, Polyolefin, Vinylchloridpolymeren, polyacrylnitril, Polyurethan, Baumwolle, Reyon und Wolle besteht.

8. Endloser Filz nach Anspruch 1, bei dem mindestens eine (62) Faserflorlage zwischen benachbarten Fadenverbindungseinheiten angeordnet ist und ein Polster dafür bildet.

9. Endloser Filz nach Anspruch 1, bei dem die Lage von Fadenscharen von einer Fadenverbindungs-einrichtung in benachbarter, nichtverbundener Zuordnung in Bezug auf die Lage von Fadenscharen der benachbarten Fadenverbindungseinrichtung angeordnet ist.

10. Endloser Filz nach Anspruch 1, bei dem eine Faserflorlage (62) ohne zugeordnete Fadenschar benachbart zu einer weiteren Faserflorlage angeordnet ist.

11. Endloser Filz nach Anspruch 1, bei dem die nichtparallele Zuordnung der Lage der Fadenschar der einen Fadenverbindungseinheit in Bezug auf die Lage der Fadenschar der benachbarten Fadenverbindungseinheit dadurch bestimmt ist, daß die Fadenverbindungseinheiten rechtwinklig zueinander angeordnet sind.

12. Endloser Filz nach Anspruch 1, bei dem mindestens eine der Faserflorlagen aus einem Material hergestellt ist, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyester, Polyamid, Polyolefin, Vinylchloridpolymeren, Polyacrylnitril, Polyurethan, Baumwolle, Reyon und Wolle besteht.

13. Endloser Filz nach Anspruch 1, bei dem die Fasern in den Faserflorlagen eine Größe im Bereich von 1,5 × 10&supmin;&sup7; kg/m bis 60 × 10&supmin;&sup7; kg/m (1,5 bis 60 denier) haben.

14. Endloser Filz nach Anspruch 1, bei dem die Stapelfaserlänge in den Faserflorlagen im Bereich von 5 cm bis 15 cm (2 Zoll bis 6 Zoll) liegt.

15. Endloser Filz nach Anspruch 1, bei dem die Faserflorlagen mit einer benachbarten Fadenverbindungseinheit durch Nadelung oder Klebung mit Kunstharzmaterialien zur Bildung einer Einheit zusammengefaßt sind.

16. Endloser Filz nach Anspruch 1, bei dem mindestens eine der Faserflorlagen vorgenadelt ist, bevor sie mit den Fadenlagen verbunden ist.

17. Endloser Filz nach Anspruch 1, bei dem mindestens eine Fadenverbindungseinheit eine Lage aufweist, die aus einem gewebten Material besteht.

18. Endloser Filz nach Anspruch 1, der eine innenliegende Fadenverbindungseinheit aufweist, in deren Fadenschar die Fäden eine Größe aufweisen, die größer ist als die Größe der Fäden in der oberen Fadenverbindungseinheit, aber geringer ist als die Größe der Fäden in einer Fadenverbindungseinheit unterhalb der innenliegenden Fadenverbindungseinheit, so daß im Gebrauch die Schichtung der Fadengrößen dazu führt, daß das Wasser wirksamer durch den Filz herausgedrückt wird.

19. Endloser Filz nach Anspruch 1, bei dem mindestens eine der Faserflorlagen eine Bodenlage des Filzes bildet und mit einer inkompressiblen, harten Polymerharzbeschichtung behandelt ist.

20. Endloser Filz nach Anspruch 19, bei dem mindestens eine weitere Faserflorlage eine obere Lage des Filzes bildet und eine darauf aufgebrachte, verhältnismäßig weiche polymerische polsternde Beschichtung aufweist.