DE60110611T2

DE60110611T2 - Papiermaschinenbespannung mit muster

Info

Publication number: DE60110611T2
Application number: DE60110611T
Authority: DE
Inventors: Stanley Robert AMPULSKI
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2021-09-01
Also published as: CA2421210C; WO2002020900A1; US20030145970A1; DE60110611D1; MXPA03002059A; EP1315863B1; KR20030042459A; ATE294891T1; JP2004508469A; BR0113505A; EP1315863A1; CN1452674A; AU2001285368A1; US6860970B2; CA2421210A1

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die Erfindung betrifft eine Bespannung für Papiermaschinen und insbesondere eine Bespannung mit unterschiedlichen intensiven Eigenschaften.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die konventionelle Papierherstellung erfordert die Beseitigung erheblicher Mengen an Wasser. Die abschließende Wasserbeseitigung erfolgt in der Regel durch Verdampfungstrocknung. Eine konventionelle Papiermaschine hat eine Trockenpartie mit einer Vielzahl von Trockenzylindern. Die zu trocknende Papierbahn wird durch die Vielzahl der Zylinder geführt, wobei sie mit diesen in Kontakt kommt. Die Zylinder können in zwei oder mehr versetzten Reihen angeordnet sein, sodass die Papierbahn serpentinenartig verläuft.
Auf dem Fachgebiet kann ein Einzelsiebzug zum Einsatz kommen, insbesondere am Anfang des Mehrzylindertrockners. Bei einem Einzelsiebzug ist das Trockensieb so angeordnet, dass es die Papierbahn bei deren Bewegung von einem Zylinder zu einem nachfolgenden Zylinder abstützt.
Auch Doppelsiebzüge sind auf dem Fachgebiet bekannt. Bei einem Doppelsiebzug weist die Papierbahn einen offenen Zug auf ihrem Weg von einem zu einem nachfolgenden Zylinder auf. Ebenfalls auf dem Fachgebiet bekannt ist ein Pistolengriff-Zug. Beim Pistolengriff-Zug ist das obere Sieb eines Zylinderabschnitts unter dem unteren Zylinder des nächsten Zylinderabschnitts gewunden, und die Papierbahn wird durch das obere Sieb des nächsten oberen Zylinders abgestützt.
Bei einigen Konfigurationen bzw. Ausgestaltungen wird die Papierbahn vorzugsweise über einen größeren Sektor als 180° mit jedem Trockenzylinder in Kontakt gehalten. Dies dient einer Maximierung der Kontaktzeit mit dem Trockenzylinder und dabei einer Erhöhung der Ausmaßes der Trocknung, die bei jedem Zylinder stattfindet. Bei einer solchen Ausgestaltung, wenn diese bei einem Doppelsiebzug zur Anwendung kommt, wird die zu trocknende Bahn in direkten Kontakt mit der Außenfläche einer Reihe von Zylindern gepresst. Dementsprechend wird das Sieb gegen die Außenfläche der anderen Reihe von Zylindern gedrückt. Bei einem Doppelsiebzug weist die Papierbahn in der Regel eine erheblich lange offene Passage von einer Zylinderbank zur nächsten auf. Die offenen Passagen sind anfällig für ein Flattern, das Falten oder sogar Risse in der Papierbahn verursacht. Das Flattern wird zu einem deutlicheren Nachteil, wenn die Geschwindigkeit der Papiermaschinen auf über 150 m/min ansteigt. Es sind Versuche unternommen worden, diesen Nachteil durch eine Reduzierung der Länge der offenen Züge in der Papierbahn zu überwinden.
Wenn gewünscht, kann die zu trocknende Papierbahn über einen Sektor einer Sektionswalze geführt und einem negativen Druck ausgesetzt werden, während sie auf dem Trockenfilz abgestützt wird. Zum Beispiel können Zylindergruppen einen Einzelsiebzug einschließen. Bei einer derartigen Gruppenanordnung können die Trockenzylinder in der oberen Reihe angeordnet sein, und Umkehrsektionsreihen können in einer unteren Reihe angeordnet sein oder umgekehrt.
Bei noch einer anderen Anordnung kann eine Trockenpartie eine Doppelfilz-Trockengruppe aufweisen. Die Trockengruppe kann eine obere Reihe von Zylindern mit einem oberen Filz und eine untere Reihe von Zylindern mit einem unteren Filz umfassen. Innerhalb einer oder beider Reihen von Zylindern können nebeneinander liegende Zylinder eine Untergruppe bilden, die eine Auslenksektionswalze umfasst. Die zu trocknende Papierbahn durchläuft abwechselnd die obere und untere Untergruppe. Gegenstand der Überlegungen ist auch die Geometrie der Anordnung der Trockenzylinder. Die Trockenzylinder können im Voraus festgelegte Durchmesser haben und mit einem gewählten Abstand angeord net sein. Zum Beispiel wird bei einem Einzelsiebzug die zu trocknende Papierbahn in direkten Kontakt mit den Trockenzylindern gebracht. Zusätzlich sind Umkehrzylinder außenseitig der Siebschleife in den Zwischenräumen zwischen den Trockenzylindern angeordnet. Die Trockenzylinder können Zylinder mit großem und mit kleinem Durchmesser umfassen. Die Zylinder mit kleinem Durchmesser können so angeordnet sein, dass ihre Mittelachsen auf einer anderen Ebene liegen als die Mittelachsen der Zylinder mit großem Durchmesser. Die Mittelachsen der Umkehrzylinder können auf noch einer anderen Ebene angeordnet sein. Diese Geometrie kann die Länge der Trockenpartie der Papiermaschine in der Maschinenlaufrichtung vermindern.
Bei noch einer anderen, auf dem Fachgebiet bekannten Ausführung umfasst eine Trockenpartie Trocknergruppen mit einem Einzelsiebzug. Jede Gruppe umfasst Trockenzylinder, Umkehrzylinder und ein Trockensieb, das die Papierbahn bei konstantem Kontakt über die Trocken- und Umkehrzylinder trägt. Diese Anordnung erleichtert das Einführen der Papierbahn für den direkten Kontakt mit den Trockenzylindern und Umkehrzylindern. Bei einem Einzelsiebzug befinden sich Trockenzylinder außenseitig der Siebschleife mit Umkehrzylindern innenseitig der Bahnschleife.
Bei noch einer anderen Ausführungsform kann eine Trockenpartie einzelne Trockengruppen umfassen, die mit zwei Trockensieben bzw. -filzen arbeiten. Die Trockensiebe oder -filze können die zu trocknende Papierbahn gegen die Oberfläche des Trockenzylinders drücken. Zumindest eine Presswalze kann zwischen zwei Gruppen von Trockenzylindern diese voneinander trennend vorgesehen werden. Die Presswalze bildet einen Spalt mit einem Trockenzylinder zur Entwässerung der Papierbahn, wenn diese den Spalt durchläuft.
Auf dem Fachgebiet wurden Versuche unternommen zur Verringerung der Menge der Luft, die vom Trockensieb mitgerissen wird, wenn es sich dem Trockenzylinder nähert und mit diesem in Kontakt kommt. Als Beispiel sei genannt, dass ein Vorteil einer Doppelsieb-Papiermaschine darin besteht, dass ein zweiseitiger Trockenvorgang stattfinden kann. Außerdem ist im Allgemeinen die Trockenpartie kürzer. Anderseits besitzt eine Einzelsieb-Papiermaschine bessere Laufeigenschaften bei hohen Maschinengeschwindigkeiten. Ein Lösungsansatz bei diesen miteinander konkurrierenden Vorteilen besteht in der Verwendung einer Luftleitläche, die sich auf der gegenüber liegenden Seite des Trockensiebs befindet, und der Verwendung von Blaskasteneinheiten und Luftdüsen. Dies hat sich jedoch als zu kostenträchtig erwiesen.
Beispiele für die vorgenannten Papiermaschinen enthalten die U.S. Patente Nr. 4,888,883, erteilt am 26. Dez. 1989 an Kerttula; 5,046,266, erteilt am 10. Sept. 1991 an Autio; 5,475,934 erteilt am 19. Dez. 1995 an Eskelinen et al.; 5,495,678, erteilt am 5. März 1996 an Ilmarinen et al.; 5,535,527, erteilt am 16. Juli 1996 an Virta et al.; 5,537,755, erteilt am 23. Juli 1996 an Kotitschke; 5,539,999, erteilt am 30. Juli 1996 an Kuhasalo; 5,560,123, erteilt am 1. Okt. 1996 an Eskelinen; 5,572,801, erteilt am 12. Nov. 1996 an Ahokas et al.; 5,666,741, erteilt am 16. Sept. 1997 an Bubik et al. und 6,105,277, erteilt am 22. Aug. 2000 an Lindberg et al.
Wie aus den vorgenannten Beispielen hervorgeht, muss die Bespannung der Papiermaschine eine Anzahl miteinander konkurrierender Zwecke erfüllen. Sie muss die Papierbahn ohne Lücken abstützen. Sie muss eine angemessene Durchlässigkeit für den Transport des aus der Papierbahn zu beseitigenden Wassers bieten. Sie muss einen Kontakt zwischen der Papierbahn und den Trockenzylindern bereitstellen und gleichzeitig auch in Kontakt mit den Umkehrzylindern stehen. Auf dem Fachgebiet sind Versuche unternommen worden, geeignete Trockensiebe bereitzustellen. So sind zum Beispiel bandähnliche Materialien mit ausgewählten Durchlässigkeiten bekannt. Die ausgewählten Durchlässigkeiten werden erhalten durch Verändern des Abstandes zwischen den Maschinenrichtungsgarnen, des Durchmessers der Maschinenrichtungsgarne oder durch eine zusätzliche chemische Behandlung der Zwischenräume zwischen den Maschinenrichtungsgarnen.
Bei einem weiteren auf dem Fachgebiet unternommenen Versuch weist die Bespannung ein gesteuertes Lückenvolumen auf. Das Lückenvolumen wird gesteuert durch die Bereitstellung eines mehrlagigen Siebs; ein polymerer thermoplastischer Kunstharzschaum kann die Lücken ausfüllen, um das Lückenvolumen zu steuern.
Bei noch einer anderen Ausführungsform wird, um den nachteiligen Wirkungen von Überdruck auf das Flächengebilde an der äußeren Außenfläche eines Trockensiebs entgegenzuwirken, zwischen der Papiermaschinenbespannung und dem Zylinder komprimierte Grenzbereichsluft in Zwischenräumen an der Schnittstelle Bespannung-Zylinder aufgenommen. Die den Zwischenraum bildende Fläche kann auf Abstand voneinander angeordnete parallele Rippen umfassen, die Rillen dazwischen definieren. Die Rillen reduzieren die Geschwindigkeit und den Umfang, mit denen die Grenzbereichsluft, die sich in den sich verringernden Zwischenraum zwischen Sieb und Zylinder bewegt, komprimiert wird. Eine entsprechende Wirkung ist, dass sich die Menge der durch das Sieb gepressten Luft verringert.
Bei noch einem weiteren Versuch auf dem Fachgebiet umfasst das Trockensieb eine Vielzahl von Spiralen, die in Maschinenrichtung verlaufen. Nebeneinander liegende Wendel werden mithilfe eines Verbindungsgarns vermascht und zusammengehalten. Diese Anordnung reduziert angeblich das Auftreten schlaffer Kanten. Schlaffe Kanten beim Trockensieb drücken den Papierbogen nicht vollständig gegen den Zylinder, was verursacht, dass unterschiedliche Trocknungsraten in der Laufrichtung erhalten werden. Dies resultiert in einem ungleichförmigen Feuchtigkeitsprofil über dem Flächengebilde.
Beispiele für die vorgenannten Versuche auf dem Fachgebiet finden sich in den U.S. Patenten Nr. 3,867,766, erteilt am 26. Febr. 1975 an Wagner; 4,224,372, erteilt am 23. Sept. 1980 an Romanski; 4,364,421, erteilt am 21. Dez. 1982 an Martin; 4,813,156, erteilt am 21. März 1989 an Ashworth et al. und 4,857,391, erteilt am 15. Aug. 1989 an Westhead.
Die vorgenannten Versuche auf dem Fachgebiet haben sich jedoch nicht als völlig erfolgreich erwiesen. Zum Beispiel ist eine gewebte Trockenbespannung auf die Muster begrenzt, die durch eine wiederholbare und stabile Webung bereitgestellt werden. Unbegrenzte Muster sind nicht durchführbar. Es können nur begrenzte Geometrien bei den Rillen zur Handhabung der mitgerissenen Luft bereitgestellt werden. Die vorliegende Erfindung überwindet diese Nachteile und stellt eine höhere Flexibilität sowie Optionen für die Festlegung der Geometrie der Trockenbespannung der Papiermaschine bereit.
Außerdem ist von Trockenbespannungen in Papiermaschinen bekannt, dass sie während des Papierherstellungsvorgangs einem Verschleiß ausgesetzt sind. Ein solcher Verschleiß verkürzt die Lebensdauer der Trockenbespannung der Papiermaschine und erhöht die Herstellungskosten. Ein Verschleiß der Bespannung der Papiermaschine ist zurückzuführen auf die während der Papierherstellung auftretenden extremen Temperaturen, das Biegen in zwei Richtungen beim Lauf der Bespannung über die Trockenwalzen und Umkehrwalzen, ebenso wie auf die Reibung an den Walzen und den Zug über den Saugkästen.
Verschiedene Versuche sind auf dem Fachgebiet unternommen worden, um den mit dem Papierherstellungsverfahren einhergehenden Verschleiß der Bespannung zu verringern. So sind zum Beispiel Bespannungen mit übereinander liegenden Kettgarnen üblich geworden. Bei einer übereinander liegenden Kettgarnanordnung wird oftmals eine erste Lage von unteren oder mit der Maschine in Kontakt stehenden Kettgarnen bereitgestellt. Außerdem wird eine zweite Lage von oberen oder mit der Papierbahn in Kontakt stehenden Kettgarnen bereitgestellt. Die beiden Kettgarnlagen werden mit Schussgarnen verwoben. Die untere Lage von Kettgarnen kann einen größeren Durchmesser aufweisen, um höhere Stabilität und Verschleißfestigkeit bereitzustellen. Die obere Lage von Kettgarnen kann einen kleineren Durchmesser aufweisen, um eine feinere Oberfläche und eine gleichmäßige Abstützung der Papierbahn bereitzustellen. Ein Beispiel für übereinander angeordnete Kettgarne zeigt U.S. Patent Nr. 5,114,777, erteilt an Gaisser.
Noch ein Versuch auf dem Fachgebiet umfasst die Bereitstellung von Kett- und/oder Schussgarnen mit unrundem Querschnitt. Insbesondere können die Garne der Trockenbespannung rechteckig sein, mit einer größeren Abmessung in der Breitenrichtung als in der Höhen- oder Z-Richtung. Diese Geometrie bietet eine größere Fläche für Kontakt mit der Papiermaschine, sodass sich die Kontaktspannungen in jedem einzelnen Punkt des Fadens verringern. Darüber hinaus bieten unrund oder rechteckig geformte Garne den Vorteil, dass mehr Fläche gegen die Papierseite der Trockenbespannung gerichtet ist. Dadurch, dass mehr Fläche gegen die Papiermaschinenseite der Trockenbespannung gerichtet ist, entsteht auch ein umfangreicherer Kontakt mit dem Trockenzylinder. Die Bereitstellung von mehr Kontakt des Papiers gegen den Trockenzylinder ermöglicht ein rascheres und gleichförmigeres Trocknen der Papierbahn.
Folglich besteht auf dem Fachgebiet ein erheblicher Bedarf an einem Siebstoff, der eine große Kontaktfläche gegenüber dem Papier bietet, das darauf getrocknet werden soll. Darüber hinaus besteht ein Bedarf an einem Siebstoff für die Papierherstellung, der eine derart große Kontaktfläche ohne Verlust der Durchlässigkeit aufweist. Letztendlich besteht ein Bedarf an einem Siebstoff, der einen relativ gleichförmigen Anliegedruck in allen Bereichen der hierauf zu trocknenden Papierbahn bereitstellt.
Dem Fachmann ist bekannt, dass sich die Probleme des Verschleißes der Bespannung einer Papiermaschine nicht auf die Herstellung konventioneller oder harter Papiersorten beschränken. Solcher Verschleiß tritt auch bei der Herstellung von Seidenpapier- und Wellpappesorten auf.
Die vorgenannten Versuche, den Verschleiß der Papiermaschinenbespannung zu reduzieren, sind jedoch nicht völlig erfolgreich gewesen. Zum Beispiel sind Siebstoffe mit übereinander angeordneten Kettgarnen für Papiermaschinen teurer als einlagige Siebstoffe. Außerdem sind solche Siebstoffe anfällig für Gebrauchsspuren. Rechteckig geformte Kettgarne sind nicht für alle Webarten geeignet, insbesondere nicht für Webungen mit großen offenen Bereichen, die für bestimmte Typen von Papierherstellungen erwünscht sein können, wie die Gebläsetrocknung, die bei der Herstellung von Tissuepapier nützlich ist. Filamente mit rechteckigem Querschnitt für einen Trockensiebstoff sind gezeigt in Statutory Invention Registration H1073, veröffentlicht am 7. Juli 1992 im Namen von Hsu.
Auf dem Fachgebiet zeigt sich auch ein erheblicher Bedarf an einem Verfahren zur Verringerung des Verschleißes bei Trockenbespannungen für Papiermaschinen ohne Einschränkung in Bezug auf die Webart oder Garnart, die für die Trockenbespannung einer Papiermaschine verwendet wird. Darüber hinaus besteht auf dem Fachgebiet ein erheblicher Bedarf an einem Verfahren zur Verringerung des Verschleißes bei allen Typen von Trockenbespannungen, einschließlich Formsieben, oder Webungen. Außerdem wäre ein solches Verfahren zur Verringerung des Verschleißes bei Trockenbespannungen in Papiermaschinen ohne Einwirkung auf die mit dem Papier in Kontakt stehende Oberfläche erwünscht.
US-A-5 114 777 offenbart ein Papiermaschinenherstellungs-Band entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Papierherstellungs-Band, das für die Herstellung harter Papiersorten anwendbar ist. Das Papierherstellungs-Band weist zwei voneinander weggerichtete Außenflächen auf, eine für Kontakt mit dem Papier vorgesehene Fläche und eine für Kontakt mit der Maschine vorgesehene Fläche. Das Papierherstellungs-Band weist ein Verstärkungselement auf. Das Verstärkungselement umfasst verwobene Filamente. Die verwobenen Filamente sind in Längs- und Querrichtung angeordnet. Das Papierherstellungs-Band weist des weiteren ein Gerüst auf. Das Gerüst hat ein Muster, das unabhängig von der im Verstärkungselement vorhandenen Webung ist. Das Gerüst definiert zumindest eine der für Kontakt mit dem Papier vorgesehenen und der für Kontakt mit der Maschine vorgesehene Flächen des Papierherstellungs-Bands an. Das Gerüst hat eine Oberfläche, die mindestens 90% der Oberfläche des Bands beträgt.
Das Muster kann ein photosensitives Harzmaterial umfassen. Außerdem kann das Gerüst ein photosensitives Harzmaterial umfassen. Des weiteren kann das Muster ein im Wesentlichen kontinuierliches Netzwerk oder nach Wunsch jedes andere beliebige XY-Muster aufweisen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt schematisch einen senkrechten Teilaufriß der Trockenpartie einer Einzelsieb-Papiermaschine.
2 zeigt schematisch einen senkrechten Teilaufriß der Trockenpartie einer Doppelsieb-Papiermaschine.
3A zeigt schematisch eine Teildraufsicht auf eine Papiermaschinen-Bespannung gemäß der vorliegenden Erfindung.
3B zeigt schematisch einen senkrechten Teilschnitt durch eine Papiermaschinen-Bespannung gemäß 3A.
4 zeigt schematisch einen senkrechten Teilaufriß einer Maske und von Flüssigharz, die verwendet werden bei der Herstellung eines Bands gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Blockierung der auf die Maske einfallenden Strahlung durch einen lichtundurchlässigen Bereich in der Maske gezeigt wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In 1 ist eine Trockenpartie 10 in einer Einzelsiebzug-Papiermaschine 20 dargestellt. Die Trocknergruppen 21 umfasst Trockenzylinder 32, die mit bekannten Mitteln, wie mit Dampf, beheizt werden. Die Papierbahn wird mithilfe eines Trockensiebstoffs 30 gegen die Außenflächen der beheizten Zylinder gedrückt. Bei einer Einzelsiebzugmaschine läuft die Papierbahn vom einen Trockenzylinder zu einem anderen Zylinder. Aufeinander folgende Zylinder 22 sind typisch in zwei Reihen auf unterschiedlichen Ebenen angeordnet. Der gleiche Trockensiebstoff 30 erstreckt sich über den Zwischenraum zwischen den Reihen von Zylindern 22, obwohl zu erkennen ist, dass mehr als ein Trockensiebstoff 30 verwendet und in der Laufrichtung von anderen Trockensiebstoffen getrennt angeordnet werden kann.
Aus 1 geht auch ausführlich hervor, dass die Trocknergruppen 21 zwei im Wesentlichen senkrechte Reihen von dampfbeheizten Trockenzylindern 32 umfassen. Der Trockensiebstoff 30 führt eine Papierbahn W auf einer Außenfläche der Zylinder 22 durch die jeweiligen Trocknergruppen 21. Der Trockensiebstoff 30 drückt die Papierbahn gegen die Außenflächen der beheizten Zylinder, sodass ein Verdampfungstrocknen stattfindet.
Unterhalb der Reihen von Trockenzylinder 32 sind unbeheizte Umkehrzylinder 34 oder Führungswalzen angeordnet. Die Umkehrzylinder 34 können mit Saugbereichen oder vergleichbaren Anordnungen versehen sein, sodass die Papierbahn bei hohen Geschwindigkeiten auf der Außenfläche verbleibt.
In 2 ist eine Mehrzylinder-Trockenpartie einer Papiermaschine 20 gezeigt. Die Mehrzylinder-Trockenpartie 10 weist eine Vielzahl von oberen Trockenzylindern 36 und unteren Trockenzylindern 38 auf. Die zu trocknende Papierbahn W wird nacheinander zwischen den oberen und unteren Zylindern 36, 38 durchgeführt. Die Papierbahn W hat direkten Kontakt mit jedem Trockenzylinder. Vorzugsweise hat die Papierbahn W mit jedem Trockenzylinder Kontakt über einen Sektor von mindestens und vorzugsweise mehr als 180 Grad. Die Trockenpartie 10 umfasst einen oberen Trockensiebstoff 40 und einen unteren Trockensiebstoff 42, beide in solcher Anordnung, dass sie die Papierbahn W gegen ihre jeweiligen Trockenzylinder 32 drücken. Die oberen und unteren Trockensiebstoffe 40, 42 können mithilfe von Führungswalzen geführt werden. Es kann auch eine Übertragungsvorrichtung für den Trockensiebstoff 30 zum Einsatz kommen, die einen Sektionskasten und Hilfswalzen umfasst. Es ist einsichtig, dass verschiedene Sektionskästen nach Belieben hinzugefügt oder ausgelassen werden können. Zudem kann nach Belieben jede Anzahl von oberen und unteren Trockenzylindern 36, 38 in der Mehrzylinder-Trockenpartie zum Einsatz kommen.
Bezug nehmend auf 3A und 3B kann der Trockensiebstoff 30 gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein als Papierherstellungs-Band 25 betrachtet werden. Das Papierherstellungs-Band 25 kann für eine oder in Kombination mit einer Zylindertrockenpartie einer Papiermaschine 20 zum Einsatz kommen. Besonders kann das Papierherstellungs-Band 25 in einer oder in Kombination mit einer Einzelsiebzug- oder Doppelsiebzug-Papiermaschine 20 vergewendet werden. Das Band 25 gemäß der vorliegenden Erfindung ist makroskopisch monoplan. Die Ebene des Bands 25 definiert die XY-Richtungen. Rechtwinklig zu den XY-Richtungen und der Ebene des Bands 25 verläuft die Z-Richtung des Bands 25.
Auf gleiche Weise kann die auf dem Band 25 gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Papierbahn W makroskopisch gesehen als plan und in der XY-Ebene liegend betrachtet werden. Rechtwinklig zu den XY-Richtungen und der Ebene der Papierbahn W verläuft die Z-Richtung der Papierbahn W. Die Papierbahn W kann als bedruckbares Kraftpapier, Zeitungsdruckpapier, Linerkarton oder Schreibpapiersorte der Papierbahn W betrachtet werden. Zusammenfassend werden diese Papiersorten im Weiteren als „harte" Papiersorten bezeichnet. Solches Papier hat typisch ein Flächengewicht von 20 bis 450 und noch typischer 30 bis 300 g/m².
Das Band 25 umfasst zwei Hauptkomponenten: Ein Gerüst 112 und ein Verstärkungselement 114. Das Gerüst 112 kann einen gespritzten oder extrudierten thermoplastischen oder pseudo-thermoplastischen Kunststoff umfassen und umfasst vorzugsweise ein gehärtetes, lichtempfindliches Harzmaterial. Das Verstärkungselement 114 umfasst ein Gewebe einer auf dem Fachgebiet bekannten Art. Das Gerüst 112 und das Band 25 haben eine erste Oberfläche, die die zur Papierbahn W gerichtete Kontaktseite definiert, und eine gegenüber liegende zweite Oberfläche, die zur Papiermaschine 20 hin gerichtet ist, auf der das Band 25 läuft. Das Gerüst 112 kann optional Mulden 118 darin aufweisen, wie nachstehend näher beschrieben.
Das Gerüst 112 ist auf der ersten Oberfläche des Bands 25 angeordnet und grenzt an diese erste Oberfläche. Vorzugsweise definiert das Gerüst 112 ein vorgegebenes Muster, das ein gleiches Muster auf der Papierbahn W gemäß der Erfindung eindrückt. Ablenkungskanäle 116 erstrecken sich zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche. Das Gerüst 112 begrenzt und definiert die Ablenkungskanäle 116. Eine bevorzugte und typische Geometrie umfasst ein Gerüst 112, das ein im Wesentlichen kontinuierliches Netzwerk (im Weiteren als kontinuierliches Gerüst 112 bezeichnet) definiert und einzelne (im Weiteren als diskontinuierlich bezeichnete) Ablenkungskanäle 116.
Das Gerüst 112 bietet der darauf liegenden Papierbahn W eine relativ große Oberfläche. Die relativ große Oberfläche bietet zwei Vorteile: Erstens stellt die große Oberfläche bei einer Einzelsieb-Papiermaschine 20 einen größeren Kontakt zwischen der Papierbahn W und den Trockenzylindern 32 bereit. Dies erhöht die Wärmeübertragung von der Außenfläche der Zylinder 22 auf die Papierbahn W und ermöglicht eine höhere Trocknungseffizienz. Zusätzlich sorgt die große Kontaktfläche für eine gleichförmigere Aufbringung von Druck auf die Papierbahn W gegen den Trockenzylinder, wodurch ein gleichmäßigeres und gleichförmiges Erscheinungsbild über dem Flächengebilde erhalten wird.
Das Gerüst 112 bietet mindestens 90% der Oberfläche des Bands 25. Dem Fachmann ist bekannt, dass mit zunehmender Oberfläche der Umfang des Kontakts und die Gleichförmigkeit der Eindrückungen gegen die Trockenzylinder 32 ebenfalls zunehmen. Die vorliegende Erfindung bietet jedoch den Vorteil, dass bei einer vorgegebenen Durchlässigkeit ein Siebstoff mit jeder gewünschten Eindrückung und jede Verteilung der Oberfläche auf die zu trocknende Papierbahn erhalten werden kann.
Im Gegensatz zu den Bändern 25, die durch die Webungen und die Techniken des Standes der Technik begrenzt sind, entkoppelt das Band 25 gemäß der vorliegenden Erfindung die Durchlässigkeit des Trockensiebstoffs und dessen Eindrückungsfläche. Typisch erforderte die Herstellung eines Papierherstellungs-Bands 25 nach der bekannten Technik zur Erhöhung der Durchlässigkeit die Anwendung einer gröberen Webung. Bei einer gröberen Webung können die Filamente mit einem relativ größeren Abstand voneinander angeordnet werden. Der Durchmesser der Filamente kann sich verändern. Die vorliegende Erfindung gestattet eine Steuerung der Durchlässigkeit durch das Gerüst 112 unabhängig von Durchmesser, Abstand und Typ der für das Verstärkungselement 114 gewählten Webung. Dies bietet dem Fachmann eine breiter gefächerte Möglichkeit bei der Auswahl und Herstellung von Papierherstellungs-Bändern 25 für die Herstellung harter Papiersorten aus der Papierbahn W. Ein anderer potentieller Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass mit einer Zunahme des Gerüsts 112 die Gebrauchsspuren auf dem Band 25 umgekehrt proportional reduziert werden können.
Bei einer Doppelsiebzug-Papiermaschine 20 bietet der großflächigere Kontakt mit der Außenfläche des Trockenzylinders die vorstehend genannten Vorteile gegenüber den Einzelsiebzug-Papiermaschinen 20. Darüber hinaus können beim Doppelsiebzug durch den Kontakt zwischen der Rückseite des Bands 25 und der Außenfläche der gegenüber liegende Reihe von Trockenzylindern 32 weitere Vorteile realisiert werden. Zum Beispiel kann die Durchlässigkeit des Bands 25 optimiert werden, um die zwischen dem Band 25 und dem Trockenzylinder mitgerissenene Luftmenge zu verringern. Eine Reduzierung der zwischen der Rückseite des Bands 25 und dem Trockenzylinder mitgerissenen Luft verringert gleichermaßen die Neigung der Papierbahn W zum Abheben vom Band 25.
Zusätzlich stellt bei der Doppelsiebzugmaschine oder der Einzelsiebzugmaschine die Anordnung des Gerüsts 112 gegen die Rückseite des Bands 25 eine größere Oberfläche dar, über er Reibung und Verschleiß an den rotierenden Elementen der Papiermaschine verteilt werden können. Dies bietet eine gleichförmigere Spannungsverteilung und längere Lebensdauer des Bands 25.
Unter Bezugnahme auf 4 kann das Band 25 folgenderweise hergestellt werden. Ein lichtempfindliches und vorzugsweise lichthärtendes Harz wird bereitgestellt. Das Harz wird in das Verstärkungselement 114 des Papierherstellungs-Bands 25 gegossen. Das Harz wird in flüssiger Form vergossen und bis zur erwünschten Dicke abgemessen. Vorzugsweise steht ein Teil des Harzes über der Oberfläche des Gerüsts 112 vor, obwohl dies nicht notwendig ist, wie nachstehend beschrieben. Alternativ kann ein thermisch härtendes Harz verwendet werden.
Eine Maske 120 mit lichtundurchlässigen und lichtdurchlässigen Bereichen wird über das Harz gelegt. Eine Härtungsstrahlung R von adäquater Wellenlänge wird durch die lichtdurchlässigen Bereiche der Maske 120 angewendet. Die Abschnitte des Harzes, die unmittelbar unterhalb und neben den lichtdurchlässigen Bereichen der Maske 120 liegen, werden gehärtet. die Bereiche des härtbaren Harzes, die sich unterhalb der lichtundurchlässigen Bereiche befinden, werden nicht gehärtet und später ausgewaschen oder abgesaugt. Die Verteilung der lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Flächen in der Maske 120 bestimmt das Muster des resultierenden Gerüsts 112 im Band 25.
Die XY-Position des Rahmenwerks 112 wird bestimmt durch die lichtdurchlässigen Regionen der Maske 120. Die Höhe in Z-Richtung des Gerüsts 112 wird bestimmt durch die Tiefe des Harzes vor dem Härten.
Anstelle eines härtbaren Harzes gemäß vorstehender Beschreibung kann ein epoxidhaltiger formbarer Ton oder Kitt aufgetragen und außen eingebracht werden, um das Gerüst 112 zu formen. Alternativ können 2-Komponenten-Filamente mit doppeltem Schmelzpunkt für das Papierherstellungs-Band 25 zur Anwendung kommen. Zur Herstellung eines Papierherstellungs-Bands 25 gemäß der vorliegenden Erfindung wird zuerst das Band aus 2-Komponenten-Filamenten gewoben. Das Band 25 wird danach auf eine flache, starre, waagrechte Fläche mit der Rückseite nach unten gerichtet gelegt. Wärme wird örtlich zugeführt, aber auf die Bereiche begrenzt, wo ein Schmelzen und Formen des Gerüsts 112 erwünscht ist. Die örtlich begrenzte Wärme schmilzt die Flächengebilde aus den Filamenten an XY-Positionen, die sich mit den gewünschten Teilen des Gerüsts 112 decken. Das geschmolzene Flächenmaterial fließt nach unten zur waagrechten Stützfläche. Die waagrechte Stützfläche dient als Wärmeableiter, gestattet dem Flächenmaterial ein erneutes Erstarren und ein Ausbilden eines Teils des Gerüsts 112. Darüber hinaus kann das Gerüst 112 auf das Verstärkungselement 114 gedruckt oder extrudiert werden. Geeignete Verfahren zur Durchführung des Anfügens eines Gerüsts 112 an ein Verstärkungselement 114 sind zu finden in den Patentanmeldungen Nr. WO 00/09803, veröffentlicht am 24. Febr. 2000, und WO 00/09308, ebenfalls veröffentlicht am 24. Febr. 2000.
Bezug nehmend auf 3A und 3B, sind geeignete Bänder 25, die ein kontinuierliches Gerüst 112 und diskontinuierliche Ablenkungskanäle 116 aufweisen, gezeigt in den U.S.-Patentanmeldungen Nr. 4,514,345, erteilt am 30. April 1985 an Johnson et al.; 4,528,239, erteilt am 9. Juli 1985 an Trokhan; 5,098,522, erteilt am 24. März 1992; 5,260,171, erteilt am 9. Nov. 1993 an Smurkoski et al.; 5,275,700, erteilt am 4. Jan. 1994 an Trokhan; 5,328,565, erteilt am 12. Juli 1994 an Rasch et al.; 5,334,289, erteilt am 2. Aug. 1994 an Trokhan et al.; 5,431,786, erteilt am 11. Juli 1995 an Rasch et al.; 5,496,624, erteilt am 5. März 1996 an Stelljes Jr. et al.; 5,500,277, erteilt am 19. März 1996 an Trokhan et al.; 5,514,523, erteilt am 7. Mai 1996 an Trokhan et al.; 5,554,467, erteilt am 10. Sept. 1996 an Trokhan et al.; 5,566,724, erteilt am 25. Okt. 1996 an Trokhan et al.; 5,624,790, erteilt am 29. April 1997 an Trokhan et al.; 5,679,222 erteilt am 21. Okt. 1997 an Rasch et al.; 5,714,041 erteilt am 3. Febr. 1998 an Ayers et al.; 5,948,210, erteilt am 7. Sept. 1999 an Huston; 5,954,097, erteilt am 21. Sept. 1999 an Boutilier; 5,972,813, erteilt am 26. Okt. 1999 an Polat et al.; 6,010,598, erteilt am 4. Jan. 2000 an Boutilier et al.; und 6,110,324, erteilt am 29. Aug. 2000 an Trokhan et al.
Die zweite Fläche des Bands 25 ist die mit der Maschine in Kontakt stehende Fläche des Bands 25. Die zweite Fläche kann ein rückseitiges Netzwerk mit Passagen darin aufweisen, die von den Ablenkungskanälen 116 unterschieden sind. Die Passagen sorgen für Unregelmäßigkeiten in der Textur der Rückseite der zweiten Fläche des Bands 25. Die Passagen gestatten einen Luftaustritt in der XY-Ebene des Bands 25, wobei dieser Luftaustritt nicht notwendigerweise in der Z--Richtung durch die Ablenkungskanäle des Bands 25 stattfindet.
Die zweite primäre Komponente des Bands 25 gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Verstärkungselement 114. Das Verstärkungselement 114 hat, wie das Gerüst 112, eine zur Papierbahn W gerichtete Seite und eine zur Maschine gerichtete Seite, die zu der Papierbahn W gerichteten Seite entgegen gesetzt ist. Das Verstärkungselement 114 ist primär zwischen den zueinander entgegen gesetzten Seiten des Bands 24 angeordnet und kann eine Oberfläche aufweisen, die sich mit der Rückseite des Bands 25 deckt. Das Verstärkungselement 114 bietet dem Gerüst 112 eine Abstützung. Das Verstärkungselement 114 ist nach bekannter Technik gewebt. Die Verstärkung wird gewöhnlich mit Kett- und Schußfilamenten gewebt und kann eine einlagige oder eine mehrlagige Ausführung haben.
Auf Wunsch kann das Band 25 als ein Pressfilz ausgeführt sein, wie er gewöhnlich bei konventioneller Trocknung zur Anwendung kommt und auf dem Fachgebiet bekannt ist. Ein geeigneter Pressfilz für Anwendung gemäß der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden nach den Vorgaben in den U.S.-Patentanmeldungen Nr. 5,549,790, erteilt am 27. Aug. 1996 an Phan; 5,556,509, erteilt am 17. Sept. 1996 an Trokhan et al.; 5,580,423, erteilt am 3. Dez. 1996 an Ampulski et al.; 5,609,725, erteilt am 11. März 1997 an Phan; 5,629,052 erteilt am 13. Mai 1997 an Trokhan et al.; 5,637,194, erteilt am 10. Juni 1997 an Ampulski et al.; 5,674,663, erteilt am 7. Okt. 1997 an McFarland et al.; 5,693,187 erteilt am 2. Dez. 1997 an Ampulski et al.; 5,709,775 erteilt am 20. Jan. 1998 an Trokhan et al.; 5,776,307 erteilt am 7. Juli 1998 an Ampulski et al.; 5,795,440 erteilt am 18. Aug. 1998 an Ampulski et al.; 5,814,190 erteilt am 29. Sept. 1998 an Phan; 5,817,377 erteilt am 6. Okt. 1998 an Trokhan et al.; 5,846,379 erteilt am 8. Dez. 1998 an Ampulski et al.; 5,855,739 erteilt am 5. Jan. 1999 an Ampulski et al.; 5,861,082 erteilt am 19. Jan. 1999 an Ampulski et al.; 5,871,887 erteilt am 16. Feb. 1999 an Trokhan et al.; 5,897,745 erteilt am 27. Apr. 1999 an Ampulski, et al.; 5,904,811 erteilt am 18. Mai 1999 an Ampulski et al.; und 6,051,105, erteilt am 18. April 2000 an Ampulski. Bei einer alternativen Ausführungsform kann das Band 25 als Pressfilz ausgeführt sein, wie angezeigt in U.S. Pat. Nr. 5,569,358, erteilt am 29. Okt. 1996 an Cameron.
Auf Wunsch kann bei einer Ausführungsform-Variante das Band 25 gemäß der vorliegenden Erfindung zusätzlich Mulden 118 in dem im Wesentlichen kontinuierlichen, das Gerüst 112 bildenden Netzwerk umfassen. Die Mulden 118 unterbrechen die zur Papierbahn W gerichtete Seite des Gerüsts 112 und erstrecken sich in der Z-Richtung in das Gerüsts 112. Die „Mulden" 118 sind Bereiche des Gerüsts 112, die eine in Z-Richtung gerichtete Vektorkomponente aufweisen und erstrecken sich von der ersten Oberfläche des Bands 25 zur zweiten Oberfläche des Bands 25. Die Mulden 118 erstrecken sich nicht vollständig durch das Gerüst 112, wie dies die Ablenkungskanäle 116 tun. Somit kann man sich den Unterschied zwischen einer Mulde 118 und einem Ablenkungskanal 116 so vorstellen, dass der Ablenkungskanal 116 eine Durchgangsöffnung im Gerüst 112 darstellt, während eine Mulde 118 ein Sackloch, einen Riss. eine Spalte oder Kerbe im Gerüst 112 darstellt. Die Mulden 118 im Gerüsts 112 gemäß der vorliegenden Erfindung erlauben einen seitlichen Austritt auf der Oberseite, d, h. der ersten Fläche, des Gerüsts 112, zwischen dem Filz 10 und der Papierbahn W.
Die Eindrückungsfläche kann eine oder eine Vielzahl von abwechselnd Mulden 118 und Stegen umfassen. Im hier aktuellen Zusammenhang bezeichnet „Steg" die Fläche des Gerüsts 112, die mit der mit der Papierbahn W in Kontakt stehenden Seite des Bands 25 zusammenfällt und zwischen den Mulden 118 angeordnet ist.
Das Band 25 drückt die Papierbahn W gegen die Trockenzylinder 32 einer Einzelsieb- oder Doppelsieb-Trockenpartie einer Papiermaschine 20 ein. Genauer gesagt drücken die Teile des Gerüsts 112, die mit der Papierbahn W in Kontakt sind, die Papierbahn W ein und erhöhen die Dichte derselben. Umgekehrt drücken die Ablenkungskanäle 116 die Papierbahn W nicht ein.
Allerdings kann die Papierbahn W entdichtet werden, wenn sie sich über eine der vorgenannten Saugboxen oder Übertragungseinheiten bewegt. Ein solches Entdichten erfolgt aufgrund der Ablenkung der Papierbahn W in die Ablenkungskanäle 116. Dem Fachmann ist einsichtig, dass bei der Passage der Papierbahn W über immer mehr Trockenzylinder 32 die Fasern weniger Beweglichkeit aufweisen und somit einer geringeren Ablenkung in die Ablenkungskanäle 116 ausgesetzt sind. Dementsprechend ist vorauszusehen, dass der Umfang der auftretenden Entdichtung durch die Anordnung der Saugkästen innerhalb der einzelnen Trockenzylinder 32 und zwischen denselben beeinflusst wird.
Darüber hinaus kann ein Zwischen-Dichtebereich der Papierbahn W entstehen. Die Mulde 118, zum Beispiel, verdichtet die Papierbahn W weder noch entdichtet sie diese. Da die Mulden 118 die Papierbahn W nicht gegen den Trockenzylinder eindrücken, findet keine Verdichtung statt. Da ein Unterdruck nicht durch die Mulde 118 gezogen werden kann, kann keine Entdichtung stattfinden. Dementsprechend weisen die Bereiche der Papierbahn W, die über der Mulde 118 zu liegen kommen, eine Dichte auf, die zwischen derjenigen der über den Stegen zu liegen kommenden und der über den Ablenkungskanälen 116 zu liegen kommenden Bereiche des Gerüsts 112 liegt.
Anstatt im Wesentlichen kontinuierlich zu sein und getrennte, isolierte Ablenkungskanäle 116 zu bilden, kann ein halbkontiniuerliches Gerüst 112 hergestellt und eingesetzt werden, wie dies beschrieben ist in U.S. Pat. Nr. 5,628,876, erteilt am 13. Mai 1997 an Ayers et al. und 5,714,041, erteilt am 13. Feb. 1998 an Ayers et al. Ein halbkontinuierliches Gerüst 112 erstreckt sich in einer Richtung durch das Band 25. Ein halbkontinuierliches Gerüst 112 kann gerade, sinusförmig oder anderweitig wellenförmig sein. Gleichermaßen kann das Gerüst 112 mit einem Muster versehen sein, dass diskret, d. h. diskontinuierlich, ist.
Erneut Bezug nehmend auf 4 kann, wie in den vorgenannten Patenten offenbart, das mit Mulden versehene Band 25 gemäß der vorliegenden Erfindung durch Härten eines lichtempfindlichen Harzes durch eine Maske 120, wie vorstehend beschrieben, hergestellt werden. Die Maske 120 weist erste Regionen auf, die lichtdurchlässig für aktinische Strahlung R (durch Pfeile angegeben) sind, und zweite Regionen, die lichtundurchlässig für aktinische Strahlung R sind. Die Regionen der Maske, die für die aktinische Strahlung R lichtdurchlässig sind, bilden gleiche Regionen im lichtempfindlichen Harz, die härten und das Rahmenwerk 112 des Bands 25 gemäß der vorliegenden Erfindung bilden. Umgekehrt bleibt in den Regionen der Maske, die für die aktinische Strahlung R lichtundurchlässig sind, das Harz in den entsprechenden Positionen ungehärtet. Dieses ungehärtete Harz wird während des Bandherstellungsvorgangs entfernt und stellt keinen Teil des Bands 25 gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
Um die Mulden 118 im Band 25 gemäß der vorliegenden Erfindung zu bilden, kann die Maske 120 lichtundurchlässige Linien entsprechend den erwünschten Mulden 118 haben. Die lichtundurchlässigen Linien sind ausreichend breit, damit die darauf in nahezu jedem annähernd rechten Winkel zum Band 25 einfallende Strahlung R gegen ein Eindringen des Bands 25 in jeder Tiefe blockiert wird. Der Teil des Harzes, der mittig unter und unmittelbar unterhalb der lichtundurchlässigen Linie liegt, wird auf keiner Tiefe eine Strahlung R empfangen. Allerdings nimmt mit abnehmenden Einfallswinkel der Strahlung R (d. h. die Strahlung fällt weniger rechtwinklig und mehr parallel zur Oberfläche ein) die Tiefe der Mulde 118 in entsprechendem Ausmaß ab.
Für den Fachmann ist einsichtig, dass, wenn die erwünschte Tiefe der Mulden 118 zunimmt, auch die Breite der lichtundurchlässigen Linie gleichermaßen zunehmen muss. Natürlich können die lichtundurchlässigen Linien bei jedem gewünschten Muster entsprechend dem für die Mulden 118 erwünschten Muster aufgebracht werden. Bei den hierin beschriebenen Ausführungsformen, die eine Mulde 118 mit einer maximalen Tiefe von 30 von (5,08 bis 1905 μm.) haben, ist eine entsprechende lichtundurchlässige Linie (von 25,4 bis 1016 μm), abhängig von der Rechtwinkligkeit der einfallenden Strahlung R auf das Band 25 und der Menge der Härtungsenergie, die auf das Harz wirkt.
Die Papierbahn W gemäß der vorliegenden Erfindung kann drei primäre Bereiche aufweisen, wenn sie mittels eines Siebs, das das vorgenannte System von Stegen, Ablenkungskanälen 116 und Mulden 118 aufweist, hergestellt wird. Ein erster Bereich kann Eindrückungen und einen Bereich von hoher Dichte aufweisen, ein zweiter Bereich umfasst den abgelenkten Bereich, und ein dritter Bereich entspricht den Mulden 118 und dem Gerüst 112 während der Papierherstellung. Es wird angenommen, dass alle drei Bereiche gewöhnlich gleiche Flächengewichte haben. Allerdings wird der Bereich mit der höchsten Dichte der geprägte Bereich sein, der der Position der Stege des Gerüsts 112 des Bands 25 entspricht. Der niedrigste Bereich wird der sein, der in Bezug auf die Position den Ablenkkanälen 116 entspricht. Die Bereiche der Papierbahn W, die den Mulden 118 und dem Papierherstellungs-Band 25 entsprechen, haben eine dazwischen liegende Dichte. Dies geht aus Tabelle 1 für die einzelnen Muster der Bänder 25 hervor.
TABELLE I
Ebenso können die drei Bereiche der Papierbahn W gemäß der vorliegenden Erfindung als in drei verschiedenen Ebenen angeordnet betrachtet werden. Wie hierin verwendet, bezieht sich die Ebene einer Fläche auf deren Abstand zu einer Referenzebene. Der Einfachheit halber sind die Referenzebene waagrecht und der Höhenabstand zur Referenzebene senkrecht. Die Erhebung eines bestimmten Bereichs der Papierbahn W gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit einem beliebigen berührungslos arbeitenden Messgerät, wie in der Technik bekannt, gemessen werden. Ein besonders geeignetes Messgerät ist ein berüh rungslos arbeitender Laser-Distanzsensor mit Strahlquerschnitt 0,3 × 1,2 mm bei 50 mm Tastabstand. Geeignete Laser-Distanzsensoren sind im Handel erhältlich von Idec Company als Modell MX1A/B. Alternativ kann ein in der Technik bekannter Kontaktmesstaster zur Messung der verschiedenen Höhenebenen benutzt werden. Ein solcher Kontaktmesstaster ist beschrieben im U.S. Patent 4,300,981, erteilt an Carstens.
Die Papierbahn W gemäß der vorliegenden Erfindung wird auf der Referenzebene mit dem geprägten Bereich in Kontakt mit der Referenzebene angeordnet. Die Rundungen und Mulden erstrecken sich senkrecht von der Referenzebene weg. Bei dieser Anordnung sind die Scheitel der Mulden in der Mitte zwischen den Rundungen und dem geprägten Bereich angeordnet.
Optional kann die Papierbahn W gemäß der vorliegenden Erfindung verkürzt werden. Dieses optionale Verkürzen kann durch Kreppen oder Nassmikroschrumpfen erzielt werden. Kreppen und Nassmikroschrumpfen sind offenbart in den gemeinsam übertragenen U.S. Patenten 4,440,597, erteilt an Wells et al. und 4,191,756, erteilt an Sawdai. Ein Verkürzen der Papierbahn W kann die Anwendung anisotropisch angeordneter Mulden 118 stärker erwünscht machen, wie vorstehend diskutiert. Natürlich wird die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Papierbahn W typisch überhaupt nicht verkürzt.
Es ist erkennbar, dass verschiedene Variationen bei der Papierbahn W gemäß der vorliegenden Erfindung durchführbar sind. Zum Beispiel kann die sich ergebende Papierbahn W geprägt werden, wie dies auf dem Fachgebiet bekannt ist. Eine oder mehrere Lagen der Papierbahn W können miteinander verbunden werden, um ein Laminat, Wellprodukt usw. zu bilden. Des weiteren kann die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Papierbahn W aerodynamisch oder anderweitig mit weniger Wasser gebildet werden als dies der Fall bei normalen Nassformungssystemen der bekannten Technik der Fall ist.
Während die vorhergehenden zellulosehaltigen Strukturen, insbesondere harte Sorten der Papierbahn W unter Verwendung von Begriffen wie Dichte und Flächengewicht beschrieben worden sind, ist zu beachten, dass die drei Bereichsstrukturen auch mit Hinweis auf andere Eigenschaften beschrieben werden können. Zum Beispiel können intensive Eigenschaften wie Opazität, Absorptionsfähigkeit und Dicke wie vorstehend im Hinblick auf Dichte und Grundgewicht beschrieben, ausgeführt werden. Weiterhin kann die Erfindung bei anderen Flächengebilden zur Anwendung kommen, wie Vliesstoff, Tissuesorten der Papierbahn W, Weichmachertüchern, die einem Trockner zugesetzt werden, Topsheets/Backsheets für Einweg-Absorptionsprodukte wie Windeln und Damenbinden usw.
Außerdem sind Variationen beim Papierherstellungs-Band 25 möglich. Zum Beispiel lassen sich die Mulden 118 dadurch herstellen, dass in der Maske lichtdurchlässige oder andere solche Linien vorhanden sind, die eine Transparenz/Opazität zwischen denen der ersten Regionen und der zweiten Regionen der Maske 120 aufweisen. Zum Beispiel können die Mulden 118 anstatt aus lichtundurchlässigen Linien in der Maske 120 durch Regionen gebildet werden, die mittlere Graustufen aufweisen und ein begrenztes Eindringen der einfallenden Strahlung R gestatten.
Andere Variationen sind ebenfalls machbar. Zum Beispiel kann ein bestimmtes Papierherstellungs-Band 25 zwei oder mehr Vielzahlen von Mulden 118 aufweisen. Eine erste Vielzahl von Mulden 118 kann eine erste Tiefe und/oder Weite aufweisen. Eine zweite Vielzahl von Mulden 118 kann eine zweite Tiefe und/oder Breite aufweisen etc. Der Abstand, die Amplitude und auch das Vorhandensein von Wellenformen kann innerhalb eines vorgegebenen Papierherstellungs-Bands 25 variieren.
Bei noch einer anderen Variation kann zur Verringerung des Mitreißens von Luft die Rückseite des Papierherstellungs-Bands 25 mit Rillen versehen sein. Vorzugsweise verlaufen die Rillen im Allgemeinen parallel mit der Laufrichtung der Maschine, aber es können auch andere Richtungen nach Wunsch zur Anwendung kommen. Um eine solche Ausführungsform zu erhalten, kann der Fachmann das Gerüst 112 auf die Rückseite des Papierherstellungs-Bands 25 gießen. Die Rillen, oder ein beliebiges anderes erwünschtes Muster, werden in dieses Gerüst 112 eingegossen. Während sich das Gerüst 112 von der Rückseite des Papierherstellungs-Bands 25 nach außen erstreckt, kann es sich auch in eine Position erstrecken, die mit der zur Papierbahn W gerichteten Kontaktfläche des Papierherstellungs-Bands 25 zusammenfällt oder unterhalb dieser liegt.
Falls erwünscht, kann das Band 25 einmal auf jeder Außenfläche begossen werden, wodurch zueinander unterschiedliche Flächen des Gerüsts 112 auf der zur Papierbahn W gerichteten Kontaktfläche und der Rückseite des Bands 25 erhalten werden.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 und die Papiermaschine 20 erkennt der Fachmann, dass die Vorteile der angemeldeten Erfindung noch größer sind als vorstehend beschrieben. Unter Bezugnahme auf 1 ist erkennbar, dass bei einer Einzelsiebzug-Papiermaschine eine Vielzahl von Sieben eingesetzt werden kann. Jedes Sieb ist in der Laufrichtung der Maschine von einem vorhergehenden Sieb getrennt angeordnet. Die vorliegende Erfindung bietet die Möglichkeit, unterschiedliche Gerüste 112 bei verschiedenen Siebpositionen anzuwenden. Zum Beispiel können bei einer Einzelsiebzug-Papiermaschine 20 Bänder 25 mit schrittweise abnehmender Oberfläche der zur Papierbahn W gerichteten Kontaktfläche in Laufrichtung der Maschine vorgesehen werden. Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass eine gleichförmigere Kontaktfläche zur Papierbahn W bereitgestellt wird, während sie sich in ihrem embryonalen Zustand befindet, und die Fasern empfänglicher für Eindrücke und somit ungleichförmige Merkmale sind. Ein Papierherstellungs-Band 25 mit höherer Durchlässigkeit kann in einer späteren Phase des Papierherstellungsverfahrens eingesetzt werden und bietet dann die Vorteile geringeren Mitreißens von Luft und größerer Strömungsfläche für das Wasser, das durch das Band 25 ausgedrückt werden soll.
Unter Bezugnahme auf 2 können bei einer Doppelsiebzug-Papiermaschine 20 verschiedene Papierherstellungs-Bänder 25 verwendet werden, die gleichzeitig gegensinnig durch die Maschine laufen. Zum Beispiel kann der Wunsch bestehen, ein unterschiedliches Muster auf den verschiedenen Seiten der Papierbahn 25 zu prägen. Ein Papierherstellungs-Band 25 kann mit der oberen Reihe von Trockenzylindern 36 verwendet werden und ein hierzu unterschiedliches Papierherstellungs-Band 25 mit der unteren Reihe von Trockenzylindern 38. Diese Anordnung bietet eine erhöhte Flexibilität und Vielseitigkeit, die mit der bisher bekannten Technik nicht erreicht werden konnte. Zum Beispiel ergeben nicht aufeinander abgestimmte Muster im Gerüst 112 eine Minimierung der Eindrückung der Papierbahn W. Die Eindrückung lässt sich zusätzlich minimieren durch die Verwendung eines Bands 25, das ein Gerüst 112 mit Zufallsmuster aufweist. Eine solche Variation kann mit den oben genannten kombiniert werden, sodass eine Doppelsiebzug-Papiermaschine 20, die unterschiedliche Bänder 25 für verschiedene Gruppen von Trockenzylindern 32 und unterschiedliche Bänder 25 in der Laufrichtung der Maschine aufweist, mit noch höherer Vielseitigkeit eingesetzt werden kann.
Wenn erwünscht, kann das mit einem Gerüst 112 gemäß der vorliegenden Erfindung versehene Papierherstellungs-Band 25 als Formsieb eingesetzt werden. Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass das Gerüst 112 zur Erzeugung eines Wasserzeichens benutzt werden kann, wenn mit der Papierbahn W harte Sorten bereitgestellt werden. Das Harz oder ein anderweitiges Material, aus dem das Gerüst 112 gebildet wird, erfüllt den doppelten Zweck, dass es einen Fluss des Stoffeintrags durch den Teil des Papierherstellungs-Bands 25, der mit dem Gerüst 112 zusammenfällt, verhindert und außerdem, während sich die Papierbahn W noch in einem embryonalen Zustand befindet, eine Prägungsfläche für die Erzeugung des Wasserzeichens bereitstellt.
Wie vorstehend angeführt, kann sich das Gerüst 112 von der Oberfläche des Verstärkungselements 114 nach außen erstrecken. Bei einer derartigen Geometrie drückt das Gerüst 112 in die Papierbahn W wie oben beschrieben. Alternativ kann das Gerüst 112 ein oder mehr proximale, der Rückseite des Papierherstellungs-Bands 25 gegenüber liegende Enden aufweisen. Das Gerüst 112 kann sich nach oben zu der zum Papierherstellungs-Band 25 gerichteten Kontaktseite erstrecken und mit distalen Enden abschließen, die zwischen der Rückseite und der Oberseite des Papierherstellungs-Bands 25 angeordnet sind. Alternativ kann das proximale Ende des Gerüsts 112 ebenfalls zwischen der Oberseite und der Rückseite des Papierherstellungs-Bands 25 angeordnet sein. Solche Ausführungsformen sind dargestellt und beschrieben im vorgenannten U.S. Patent Nr. 6,110,324.
Umgekehrt kann ein Sieb in einer früheren Phase des Papierherstellungsvorgangs mit einem größeren offenen Bereich in den Ablenkungskanälen 116 versehen sein. Dies gestattet eine größere Entwässerungsmenge. Bei Sieben, die in einer späteren Phase des Papierherstellungsvorgangs vorkommen, kann der Oberseite des Papierherstellungs-Band 25 eine größere Fläche des Gerüsts 112 zugeordnet werden. Dies ermöglicht einen umfangreicheren Kontakt der Papierbahn W mit den Trockenzylindern 32, wodurch ein größerer Kontakt und eine höhere Wärmeübertragung erreicht werden. Es ist einsichtig, dass bei der vorliegenden Erfindung eine beliebige Anzahl von Anordnungen möglich ist, bei der eine Vielzahl von verschiedenen Trockensieben zum Einsatz kommt.
Natürlich können die Papierherstellungs-Bänder 25 gemäß der vorliegenden Erfindung ohne weiteres mit Papierherstellungs-Bändern 25 der bekannten Technik gemischt eingesetzt werden.
Falls erwünscht kann das Papierherstellungs-Band 25 eine daran befestigte Wattierung aufweisen, wie sie für die Filztrocknung allgemein bekannt ist. Wenn man sich für das Anbringen einer Wattierung am Papierherstellungs-Band 25 entscheidet, kann das Gerüst 112 auf der Oberseite der Wattierung des Papierherstel lungs-Bands 25 angebracht werden. Ein entfernbares härtbares Material kann unterfüllt werden, bis die gewünschte Erhebung ausgehend von der Rückseite des Bands 25 erhalten ist, um ein Härten des das Gerüst 112 bildenden Harzes unterhalb der gewünschten Erhebung zu verhindern. Die Unterfüllung ist offenbart im U.S. Patent Nr. 5,629,052, erteilt am 13. Mai 1997 an Trokhan et al. und 5,674,663, erteilt am 7. Okt. 1997 an McFarland et al.
Zusätzlich zur Prägung der Papierbahn W und Bereitstellung einer mehrere Dichten aufweisenden Papierbahn W bewirkt das Gerüst 112 eine Erhöhung der Verschleißfestigkeit beim Papierherstellungssieb. Demzufolge werden die vorstehend aufgeführten Vorteile in Bezug auf eine längere Lebensdauer des Papierherstellungs-Bands 25 dadurch erzielt, dass das Gerüst 112 einen Widerstand gegen Abrieb und Reibung bereitstellt. Wenn der Flächeninhalt des auf der Rückseite des Papierherstellungs-Bands 25 abgeordneten Gerüst 112 zunimmt, erhöht sich die Reibungs- und Verschleißbeständigkeit umgekehrt proportional.
Falls erwünscht kann das Gerüst 112 unterhalb der Bodenfläche der optionalen Wattierung angeordnet werden. Diese Anordnung bietet den Vorteil der oben genannten Erhöhung der Verschleißbeständigkeit. Um eine solche Anordnung, mit dem Gerüst 112 von der Rückseite des Papierherstellungs-Bands 25 nach außen verlaufend, zu erhalten, wird das Band 25 aus der oben beschriebenen Gießposition umgekehrt und die optionale Unterfüllung durch die Oberseite des Bands 25 eingebracht. Für den Fachmann ist natürlich einsichtig, dass auf der Rückseite des Bands ein erstes Muster zur Erhöhung der Verschleißbeständigkeit und auf der Oberseite des Bands ein zweites Muster zur Prägung der Papierbahn W angeordnet werden können.

Claims

Papiermaschinenband (25) für die Verwendung bei der Herstellung harter Papiersorten, wobei das Papiermaschinenband (25) einander gegenüber liegende Außenflächen aufweist, eine erste Außenfläche, die Kontakt mit dem Papier hat, und eine zweite Außenfläche, die Kontakt mit der Maschine hat, und wobei das Papiermaschinenband (25) ein Verstärkungselement (114) aus verwobenen Fäden aufweist; wobei das Papiermaschinenband (25) außerdem ein Rahmenwerk (112) aufweist, wobei das Rahmenwerk (112) mit einem vom Verstärkungselement (114) unabhängigen Muster versehen ist, wobei das Rahmenwerk (112) zumindest eine der ersten und zweiten Außenflächen definiert, dadurch gekennzeichnet, daß das Rahmenwerk (112) eine Fläche aufweist, die mindestens 90% der Fläche des Papiermaschinenbands (25) beträgt.
Papiermaschinenband (25) nach Anspruch 1, wobei das Rahmenwerk (112) ein photosensitives Harzmaterial umfasst.
Papiermaschinenband (25) nach Anspruch 2, wobei das Muster ein im Wesentlichen kontinuierliches Netzwerk darstellt.
Papiermaschinenband (25) nach Anspruch 1, wobei die mit dem Papier in Kontakt stehende Seite des Rahmenwerks (112) mit einem Maß von mindestens 1 mm vom Verstärkungselement (114) nach außen übersteht.
Papiermaschinenband (25) nach Anspruch 1, wobei die mit dem Papier in Kontakt stehende Seite des Rahmenwerks (112) des Papiermaschinenbands (25) mit dem Verstärkungselement (114) übereinstimmt.
Papiermaschine (20) zur Herstellung harter Papiersorten, umfassend ein Papiermaschinenband (25) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Papiermaschine (20) nach Anspruch 6, wobei die Papiermaschine (20) eine Einzelsiebzug-Papiermaschine (20) umfaßt.
Papiermaschine (20) nach Anspruch 6, wobei die Papiermaschine (20) eine Doppelsiebzug-Papiermaschine (20) umfasst.
Papiermaschine (20) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei die Papiermaschine (20) zumindest zwei Bänder (25) umfaßt, wobei jedes Band (25) ein gemustertes Rahmenwerk (112) trägt, wobei die beiden Bänder (25) ein jeweils unterschiedliches Muster in dem Rahmenwerk (112) aufweisen.