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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Fachgebiet der Papierherstellung.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Herstellung
von Papiermaschinenbespannungen, das heißt, auf die Textilerzeugnisse,
die in den Form-, Press- und Trocken-Bereichen einer Papiermaschine verwendet
werden.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Während des
Verfahrens der Papierherstellung wird ein Netz aus Zellulosefasern
gebildet, indem eine faserige Aufschlämmung, das heißt, eine wäßrige Dispersion
von Zellulosefasern, auf ein sich bewegendes Form-Textilerzeugnis
in dem Formbereich einer Papiermaschine aufgebracht wird. Eine grosse
Menge an Wasser wird aus der Aufschlämmung durch das Form-Textilerzeugnis
entwässert, wobei
das Netz aus Zellulosefasern auf der Oberfläche des Form-Textilerzeugnisses
zurückgelassen wird.
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Das
neu gebildete Netz aus Zellulosefasern bewegt sich aus dem Formbereich
in einen Pressbereich, welcher eine Serie von Klemmpressen (press nips)
umfasst. Das Netz aus Zellulosefasern passiert durch die Klemmpressen,
unterstützt
von einem Press-Textilerzeugnis, oder, wie es oft der Fall ist, zwischen
zwei derartigen Press-Textilerzeugnissen. In den Klemmpressen wird
das Netz aus Zellulosefasern zusammendrückenden Kräften unterworfen, welche das
Wasser daraus auspressen, und welche die Zellulosefasern in dem
Netz aneinander kleben, um das Netz aus Zellulosefasern in eine
Papierbahn umzuwandeln. Das Wasser wird durch das Press-Textilerzeugnis oder
die Press-Textilerzeugnisse aufgenommen, und kehrt idealer Weise
nicht in die Papierbahn zurück.
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Die
Papierbahn bewegt sich zuletzt zu einem Trockenbereich, welcher
mindestens eine Serie aus drehbaren Trocknertrommeln oder Zylindern
umfasst, welche von innen durch Dampf geheizt werden. Die neu gebildete
Papierbahn wird in einem Serpentinenweg nacheinander um jede einzelne
in der Serie aus Trommeln durch ein Trockner-Textilerzeugnis geleitet,
welches die Papierbahn eng gegen die Oberflächen der Trommeln hält. Die
geheizten Trommeln verringern durch Verdunstung den Wassergehalt
der Papierbahn auf einen erwünschten
Grad.
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Es
sollte gewürdigt
werden, dass die Form-, Press- und Trockner-Textilerzeugnisse alle
die Form von endlosen Schleifen auf der Papiermaschine annehmen
und in der Weise von Förderbändern funktionieren.
Es sollte weiter gewürdigt
werden, dass Papierherstellung ein kontinuierliches Verfahren ist, welches
bei beträchtlichen
Geschwindigkeiten abläuft.
Das soll heißen,
dass die faserige Aufschlämmung
kontinuierlich auf das Form-Textilerzeugnis in dem Formbereich aufgebracht
wird, während
eine neu hergestellte Papierbahn kontinuierlich auf Rollen gewickelt
wird, nachdem sie den Trockenbereich verlassen hat.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Press-Textilerzeugnisse, die in dem Pressbereich verwendet
werden, aber sie kann auch für
die Herstellung von Form- und Trocken-Textilerzeugnissen für die Form- bzw. Trockenbereiche
einer Papiermaschine angewendet werden. Press-Textilerzeugnisse spielen
eine kritische Rolle während
des Verfahrens der Papierherstellung. Eine ihrer Funktionen ist
es, wie oben angedeutet, das Papierprodukt, das hergestellt wird,
zu unterstützen
und durch die Klemmpressen zu tragen.
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Press-Textilerzeugnisse
nehmen auch an der Endbearbeitung der Oberfläche der Papierbahn teil. Das
heißt,
Press-Textilerzeugnisse
werden entworfen, um glatte Oberflächen und einheitlich federnde
Strukturen zu haben, so dass im Verlauf des Durchlaufens durch die
Klemmpressen eine glatte, markierungsfreie Oberfläche an das
Papier verliehen wird.
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Vielleicht
am wichtigsten ist, dass die Press-Textilerzeugnisse die grossen Mengen
Wasser aufnehmen, die aus dem nassen Papier in der Klemmpresse extrahiert
werden. Um diese Funktion zu erfüllen,
muss es innerhalb des Press-Textilerzeugnisses
tatsächlich
Raum geben, allgemein als leeres Volumen bezeichnet, wohin das Wasser
fließen
kann, und das Textilerzeugnis muss für seine gesamte nützliche
Lebensdauer eine adäquate
Permeabilität
für Wasser
haben. Schließlich
müssen Press-Textilerzeugnisse
geeignet sein, um das Wasser, das aus dem nassen Papier angenommen
wird, daran zu hindern, beim Verlassen der Klemmpresse wieder in
das Papier zurückzukehren
und das Papier wieder zu befeuchten.
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Zeitgenössische
Press-Textilerzeugnisse werden in einer grossen Vielfalt von Stilen
hergestellt, die entworfen sind, um die Anforderungen der Papiermaschinen
zu erfüllen,
auf welchen sie entsprechend der Papierqualitäten, die hergestellt werden,
angebracht werden. Allgemein umfassen sie ein gewebtes Basis-Textilerzeugnisse,
in welches ein Faserflor aus feinem, faserigen Vliesmaterial genadelt
worden ist. Die Basis-Textilerzeugnisse können aus Garnen aus Monofilament,
einstufigem (plied) Monofilament, Multifilament oder einstufigem
(plied) Multifilament gewebt sein, und können einschichtig, vielschichtig
oder laminiert sein. Die Garne werden typisch aus irgendeinem der
synthetischen polymeren Harze extrudiert, wie zum Beispiel Polyamid-
und Polyesterharzen, die für
diesen Zweck von durchschnittlichen Fachleuten für Papiermaschinenbespannungen
verwendet werden.
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Die
gewebten Basis-Textilerzeugnisse selbst nehmen viele verschiedene
Formen an. Zum Beispiel können
sie endlos gewebt sein, oder flach gewebt und nachfolgend mit einer
gewebten Naht in endlose Form gebracht. Alternativ können sie
durch ein Verfahren hergestellt werden, das gewöhnlich als modifiziertes endloses
Weben bekannt ist, wobei die breitseitigen Kanten des Basis-Textilerzeugnisses
mit Nahtschlaufen (seaming loop) unter Verwendung der Garne der
Maschinenrichtung (machine-direction, MD) bereitgestellt werden.
In diesem Verfahren werden die MD-Garne kontinuierlich zwischen
den breitseitigen Kanten des Textilerzeugnisses vor und zurück gewebt,
wobei sie an jeder Kante umkehren und eine Nahtschlaufe bilden.
Ein in dieser Weise hergestelltes Basis-Textilerzeugnis wird während der
Installation auf einer Papiermaschine in die endlose Form überführt, und
deshalb wird es als ein "auf-der-Maschinenähbares Textilerzeugnis" (on-machine-seamable
fabric) bezeichnet. Um ein derartiges Textilerzeugnis in die endlose
Form zu überführen, werden
die zwei breitseitigen Kanten zusammen gebracht, die Nahtschlaufen
an den zwei Kanten werden miteinander verflochten, und eine Nahtnadel oder – bolzen
wird durch den Durchlass geführt,
der durch die ineinandergreifenden Nahtschlaufen gebildet wird.
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Weiter
können
die gewebten Basis-Textilerzeugnisse laminiert werden, indem ein
Basis-Textilerzeugnis ins Innere der endlosen Schleife gesetzt wird,
die durch einen anderen gebildet wird, und indem ein Faserflor aus
Spinnfaser (staple fiber batt) durch beide Basis-Textilerzeugnisse
genadelt wird, um sie miteinander zu verbinden. Eines oder beide der
gewobenen Basis-Textilerzeugnisse können vom Typ "auf-der-Maschine-nähbar" sein.
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In
jedem Fall sind die gewebten Basis-Textilerzeugnisse in der Form
von endlosen Schleifen, oder in derartige Formen nähbar, und
haben eine bestimmte Länge,
die längs
da herum gemessen wird, und eine bestimmte Breite, die quer da herüber gemessen
wird. Weil die Konfigurationen von Papiermaschinen stark variieren,
wird von Herstellern von Papiermaschinenbespannungen gefordert,
dass sie Press-Textilerzeugnisse
und andere Papiermaschinenbespannungen mit den Dimensionen herstellen, die
benötigt
werden, um auf besondere Positionen in den Papiermaschinen ihrer
Kunden zu passen. Es ist überflüssig, darauf
hinzuweisen, dass diese Anforderung es schwierig macht, das Herstellungsverfahren zu
optimieren, da typischer Weise jedes Press-Textilerzeugnis maßgefertigt
werden muss.
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Als
Antwort auf diese Anforderung, Press-Textilerzeugnisse mit einer
Vielzahl von Längen
und Breiten schneller und effizienter herzustellen, sind in den
vergangenen Jahren Press-Textilerzeugnisse unter Verwendung einer
Spiral-Technik hergestellt worden, die in dem allgemein Rexfelt
et al. zugeordneten U.S.-Patent Nr. 5,360,656 offenbart ist, wobei
die Lehren desselben hierin durch Verweis aufgenommen werden.
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U.S.-Patent
Nr. 5,360,656 zeigt ein Press-Textilerzeugnis, das ein Basis-Textilerzeugnis umfasst,
das eine oder mehrere Schichten Spinnfasermaterial (staple fiber
material) dahinein genadelt hat. Das Basis-Textilerzeugnis umfasst
mindestens eine Schicht, die aus einem spiralförmig gewickelten Streifen aus
einem gewebten Textilerzeugnis zusammengesetzt ist, das eine Breite
hat, welche kleiner ist als die Breite des Basis-Textilerzeugnisses. Das Basis-Textilerzeugnis
ist endlos bezüglich
der Längs-, oder
Maschinen-, Richtung. Längsseitige
Fäden des spiralförmig gewickelten
Streifens bilden einen Winkel mit der Längsrichtung des Press-Textilerzeugnisses.
Der Streifen aus gewebten Textilerzeugnis kann auf einem Webstuhl
flach gewebt (flat-woven) sein, welcher enger ist als diese, die
typisch bei der Herstellung von Papiermaschinenbespannungen verwendet
werden.
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Das
Basis-Textilerzeugnis umfasst eine Vielzahl von spiralförmig gewickelten
und verbundenen Umdrehungen des relativ schmalen Streifens aus gewebten
Textilerzeugnis. Der Streifen aus Textilerzeugnis wird aus längs angeordneten
(Kett-) und quer angeordneten (Schuss-) Fäden gewebt. Nebeneinander liegende
Umdrehungen des spiralförmig gewickelten
Streifens aus Textilerzeugnis können
gegeneinander anstossend sein, und die so hergestellte spiralförmige kontinuierliche
Naht kann durch Nähen,
Durchnähen
(stitching), Schmelzen oder Schweissen geschlossen werden. Alternativ
können nebeneinander
liegende längsseitige
Kantenteile von nebeneinander liegenden Spiralumdrehungen überlappend
angeordnet werden, so lange wie die Kanten im Bereich der Überlappung
eine verringerte Dicke haben, so dass sie nicht zu einer erhöhten Dicke
im Bereich der Überlappung
führen.
Weiter können
die Abstände
zwischen längs
angeordneten Fäden
an den Kanten des Streifens vergrößert werden, so dass, wenn
nebeneinander liegende Spiralumdrehungen überlappend angeordnet werden,
es einen nicht veränderten
Abstand zwischen längs
angeordneten Fäden
im Bereich der Überlappung
geben kann.
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In
jedem Fall ist das Ergebnis ein gewebtes Basis-Textilerzeugnis, das die Form einer
endlosen Schleife annimmt und eine innere Oberfläche, eine Längs-(Maschinen-) Richtung und
eine Quer-(Richtung quer zur Maschinen-) Richtung hat. Die seitlichen
Kanten des gewebten Basis-Textilerzeugnisses werden dann zurecht
geschnitten, um sie parallel zu seiner Längs-(Maschinen-) Richtung zu
machen. Der Winkel zwischen der Maschinenrichtung des gewebten Basis-Textilerzeugnisses
und der spiralförmigen kontinuierlichen
Naht kann relativ klein sein, das heißt, typisch weniger als 10° betragen.
Aus dem gleichen Grund bilden die längs angeordneten (Kett-) Fäden des
Streifens aus gewebtem Textilerzeugnis den gleichen relativ kleinen
Winkel mit der Längs-(Maschinen-)
Richtung des gewebten Basis-Textilerzeugnisses. Ähnlich bilden die quer angeordneten
(Schuss-) Fäden
des Streifens aus gewebten Textilerzeugnis, die senkrecht zu den
längs angeordneten
(Kett-) Fäden
sind, den gleichen relativ kleinen Winkel mit der Quer-(Richtung
quer zur Maschinen-) Richtung des gewebten Basis-Textilerzeugnisses.
Kurz gesagt sind weder die längs
angeordneten (Kett-), noch die quer angeordneten (Schuss-) Fäden des
Streifens aus gewebten Textilerzeugnis mit den Längs-(Maschinen-) Richtung oder
Quer-(Richtung quer zur Maschinen-) Richtungen des gewebten Basis-Textilerzeugnisses
ausgerichtet.
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In
dem Verfahren, das in U.S.-Patent Nr. 5,360,656 gezeigt wird, wird
der Streifen aus gewebten Textilerzeugnis um zwei parallele Rollen
gewickelt, um das gewebte Basis- Textilerzeugnis
zusammen zu setzen. Es wird erkannt werden, dass endlose Basis-Textilerzeugnisse
in einer Vielzahl von Breiten und Längen bereitgestellt werden
können,
indem ein relativ schmales Stück
eines Streifens aus gewebtem Textilerzeugnis spiralförmig um
die zwei parallelen Rollen gewickelt wird, wobei die Länge eines bestimmten
endlosen Basis-Textilerzeugnisses durch die Länge jeder Spiralumdrehung des
Streifens aus gewebtem Textilerzeugnis bestimmt wird, und die Breite
durch die Anzahl der Spiralumdrehungen des Streifens aus gewebtem
Basis-Textilerzeugnis
bestimmt werden. Die frühere
Notwendigkeit, vollständige
Basis-Textilerzeugnisse mit spezifischen Längen und Breiten auf Bestellung
zu weben, können dadurch
vermieden werden. Statt dessen könnte
ein Webstuhl, der so schmal wie 20 Zoll (0,5 Meter) ist, verwendet
werden, um einen Streifen aus gewebten Textilerzeugnis herzustellen,
aber aus praktischen Gründen
kann ein üblicher
Textilwarenwebstuhl, der eine Breite von 40 bis 60 Zoll (1,0 bis
1,5 Meter) hat, bevorzugt werden.
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U.S.-Patent
Nr. 5,360,656 zeigt auch ein Press-Textilerzeugnis, das aus einem Basis-Textilerzeugnis
mit zwei Schichten besteht, die jeweils aus einem spiralförmig gewickelten
Streifen aus gewobenen Textilerzeugnis zusammengesetzt sind. Beide Schichten
nehmen die Form einer endlosen Schleife an, wobei eine im Inneren
der endlosen Schleife ist, die durch die andere gebildet wird. Vorzugsweise dreht
sich der spiralförmig
gewickelte Streifen aus gewobenen Textilerzeugnis in einer Schicht
spiralförmig
in einer Richtung, die entgegengesetzt ist zu dieser des Streifens
aus gewobenen Textilerzeugnis in der anderen Schicht. Das soll genauer
heißen,
dass der spiralförmig
gewickelte Streifen in einer Schicht eine rechts-händige Spirale
definiert, während
dieser in der anderen Schicht eine links-händige Spirale definiert. In
einem derartigen zweischichtigen laminierten Basis-Textilerzeugnis
bilden die längs
angeordneten (Kett-) Fäden
des Streifens aus gewebtem Textilerzeugnis in jeder der zwei Schichten
relativ kleine Winkel mit der Längs-(Maschinen)-Richtung
des gewebten Basis-Textilerzeugnisses,
und die längs
angeordneten (Kett-) Fäden
des Streifens aus gewebtem Textilerzeugnis in einer Schicht bilden
einen Winkel mit den längs
angeordneten (Kett-) Fäden
des Streifens aus gewebtem Textilerzeugnis der anderen Schicht. Ähnlich bilden
die quer angeordneten (Schuss-) Fäden des Streifens aus gewebten
Textilerzeugnis in jeder der zwei Schichten relativ kleine Winkel
mit der Quer-(Richtung quer zur Maschinen-) Richtung des gewebten
Basis-Textilerzeugnisses, und
die quer angeordneten (Schuss-) Fäden des Streifens aus gewebtem
Textilerzeugnis in einer Schicht bilden einen Winkel mit den quer
angeordneten (Schuss-) Fäden
des Streifens aus gewebtem Textilerzeugnis in der anderen Schicht.
Kurz gesagt, sind weder die längs
angeordneten (Kett-) Fäden noch
die quer angeordneten (Schuss-) Fäden des Streifens aus gewebtem
Textilerzeugnis in irgendeiner der Schichten mit den Längs-(Maschinen-)
oder Quer-(Richtung quer zur Maschinen-) Richtungen des Basis-Textilerzeugnisses
ausgerichtet. Weiter sind weder die längs angeordneten (Kett-) noch
die quer angeordneten (Schuss-) Fäden des Streifens aus gewebtem
Textilerzeugnis in irgendeiner der Schichten mit denen der anderen
ausgerichtet.
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Als
eine Konsequenz haben die in U.S.-Patent Nr. 5,360,656 gezeigten
Basis-Textilerzeugnisse keine definierte Fäden in Maschinenrichtung oder
in einer Richtung quer zur Maschinenrichtung. Statt dessen liegt
das Fadensystem in Richtungen mit schiefen Winkeln zu der Maschinenrichtung
und zu der Richtung quer zur Maschinenrichtung. Ein Press-Textilerzeugnis mit
einem derartigen Basis-Textilerzeugnis kann als ein multi-axiales Press-Textilerzeugnis
bezeichnet werden. Während die
Standard-Press-Textilerzeugnisse des Standes der Technik drei Achsen
haben: eine in der Maschinenrichtung (machine direction, MD), eine
in der Richtung quer zur Maschinenrichtung (cross-machine direction,
CD) und eine in der Z-Richtung, welche durch die Dicke des Gewebes
verläuft,
hat ein multi-axiales Press-Textilerzeugnis nicht nur diese drei Achsen,
sondern hat auch mindestens zwei weitere Achsen, die durch die Richtungen
des Fadensystems in seiner spiralförmig gewickelten Schicht oder Schichten
definiert wird. Weiterhin gibt es zahlreiche Laufwege in der Z-Richtung
eines multi-axialen Press-Textilerzeugnisses. Als eine Konsequenz
hat ein multi-axiales Press-Textilerzeugnis mindestens fünf Achsen.
Aufgrund seiner multi-axialen Struktur zeigt ein multi-axiales Press-Textilerzeugnis,
das mehr als eine Schicht hat, während
des Papierherstellungsverfahrens eine überlegene Beständigkeit gegenüber Schachtelung
(nesting) und/oder gegenüber
Zusammenbrechen als Folge von Kompression in einer Klemmpresse,
im Vergleich zu einem, das Schichten aus Basis-Textilerzeugnissen hat, deren Fadensysteme
parallel zueinander sind.
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Sobald
ein Basis-Textilerzeugnis in Übereinstimmung
mit den Lehren von U.S.-Patent Nr. 5,360,656 hergestellt worden
ist, können
andere Materialien daran in Form von zusätzlichen Schichten befestigt
werden. Besonders häufig
umfassen diese zusätzlichen
Schichten Fasermatten aus Spinnfasermaterial (batts of staple fiber
material), das an dem Basis-Textilerzeugnis
durch Nadeln (needling) oder Hydroverwirren (hydroentangling) befestigt
ist. Das Spinnfasermaterial bildet die Papier-stützende Oberfläche des
Press-Textilerzeugnisses,
und, wo das Basis-Textilerzeugnis laminiert worden ist, sind einzelne
Fasern, welche durch das laminierte Basis-Textilerzeugnis durch
das Nadeln oder Hydroverwirren getrieben worden sind, das Mittel,
durch welches die Schichten zusammen gehalten werden.
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Weiterhin
werden Schichten von zusätzlichen
Materialien, wie zum Beispiel ein mit Öffnungen extrudierte thermoplastische
Folienmaterial (apertured thermoplastic sheet material) oder nicht
gewebte Maschentextilerzeugnisse (non-woven mesh fabrics), häufig verwendet,
um das Basis-Textilerzeugnis zu bedecken, bevor Fasermatten aus
Spinnfasermaterial (batts of staple fiber material) daran befestigt werden.
Diese zusätzlichen
Materialien werden umfasst, zum Beispiel, um eine erhöhte Kompressibilität und Spannkraft,
zusätzliches
Leervolumen für
die zeitweilige Unterbringung von Wasser, das aus einer Papierbahn
gepresst wird, oder eine glattere, von Knoten freie (knuckle-free)
Oberfläche
bereitzustellen.
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Deutlich
wird die Bereitstellung dieser zusätzlichen Schichten auf Kosten
von zusätzlichen Herstellungsschritten
gemacht, welche auf lange Sicht viel der Zeit aufbrauchen, die dadurch
gespart wird, dass das Basis-Textilerzeugnis gemäß der Lehren von U.S.-Patent
Nr. 5,360,656 hergestellt wird.
EP
0 802 280 beschreibt ein vielschichtiges industrielles
Textilerzeugnis (multi-ply industrial fabric), das integrale Verbindungsstrukturen
hat. Die vorliegende Erfindung stellt ein Mittel bereit, durch welches
ein laminiertes Papiermaschinen-Textilerzeugnis effizienter aus
einer zuvor laminierter Struktur gemäß den Lehren dieses selben
Patents hergestellt werden kann.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Entsprechend
stellt die vorliegende Erfindung sowohl ein Verfahren zum Herstellen
eines Papiermaschinen-Textilerzeugnisses,
als auch das Papiermaschinen-Textilerzeugnis
selbst dar, wobei eine laminierte Struktur in der Form eines Streifens
vorfabriziert und nachfolgend verwendet wird, um Papiermaschinen-Textilerzeugnisse
in spezifizierten Breiten und Längen
unter Verwendung eines Spiralwickelverfahrens herzustellen.
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Die
laminierte Struktur umfasst eine oberste Schicht und eine unterste
Schicht, welche aneinander in einer Sandwichähnlichen Weise befestigt sind. Sowohl
die oberste Schicht, als auch die unterste Schicht sind von einer
gemeinsamen Breite, sind in der Form von Streifen und sind aneinander
in einer quer-versetzten Weise laminiert. Als ein Ergebnis ist ein
nicht laminierter Teil der untersten Schicht entlang einer seitlichen
Kante der laminierten Struktur und ein nicht laminierter Teil der
obersten Schicht ist entlang der anderen seitlichen Kante.
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Wenn
die laminierte Struktur spiralförmig
gewickelt wird, liegt der nicht laminierte Teil der obersten Schicht
in einer Umdrehung der spiralförmig
gewickelten Struktur über
dem nicht laminierten Teil der untersten Schicht in einer angrenzenden
Umdrehung. Der aufliegende nicht laminierte Teil der obersten Schicht
wird dann mit dem nicht laminierten Teil der untersten Schicht verbunden,
um das Papiermaschinen-Textilerzeugnis
herzustellen. Eine derartige Verbindung verbessert die strukturelle
Integrität
und Dimensionsstabilität,
und ist weniger geneigt, eine Papierbahn zu markieren, als eine,
die entlang einer einzelnen Linie hergestellt wird.
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Die
oberste Schicht, welche letztendlich eine Papierbahn auf einer Papiermaschine
unterstützt, umfasst
eines der Materialien, die ausgewählt werden aus der Gruppe,
bestehend aus: Spinnfasermaterial; Textilerzeugnis, gewoben aus
Fasern oder Fäden
(Filamenten), die fein genug sind, um eine feuchte Papierbahn nicht
zu markieren; Spinn-, Hydrowirr- und schmelzgeblasene Vliesstoffe
(spun-bond, hydroentagled and melt-blown nonwoven fabrics); und mit Öffnungen
extrudierte polymere Folien (apertured extruded polymeric films).
Die unterste Schicht umfasst eines der Materialien, die ausgewählt werden aus
der Gruppe, bestehend aus: Spinnfasermaterial; Textilerzeugnis,
gewoben aus Fasern oder Fäden (Filamenten),
die fein genug sind, um eine feuchte Papierbahn nicht zu markieren;
Spinn-, Hydrowirr- und schmelzgeblasene Vliesstoffe (spun-bond,
hydroentagled and melt-blown nonwoven fabrics); mit Öffnungen
extrudierte polymere Folien (apertured extruded polymeric films);
gewirkte bzw. gestrickte Textilerzeugnisse (knitted fabrics); nicht
gewebte Netzstoff-Materialien (nonwoven netting materials) oder Maschentextilerzeugnisse
(mesh fabrics); und Streifen aus gewebten Textilerzeugnissen. Die
oberste und unterste Schicht werden aneinander durch Nähen, Nadeln,
Schmelzen, Verschmelzen, Kleben und dergleichen befestigt, und die
resultierende laminierte Struktur wird für die nachfolgende Verwendung
bei der Herstellung von Papiermaschinen-Textilerzeugnissen aufbewahrt.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun mit mehr Details beschrieben werden,
wobei ständige
Verweise auf die unten angegebenen Figuren gemacht werden.
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Kurze Beschreibung
der Figuren
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1 ist
eine schematische obere Draufsicht, die ein Verfahren zum Herstellen
des Papiermaschinen-Textilerzeugnisses
der vorliegenden Erfindung illustriert;
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2 ist
eine obere Draufsicht des Papiermaschinen-Textilerzeugnisses;
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3 ist
ein Querschnitt, der aufgenommen ist, wie durch die Linie 3-3 in 1 gezeigt;
und
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4 ist
eine Querschnittsansicht der laminierten Struktur, aus welcher die
vorliegende Erfindung hergestellt wird.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Unter
Bezugnahme auf diese Figuren ist 1 nun eine
schematische Draufsicht, die das vorliegende Verfahren zum Herstellen
eines Papiermaschinen-Textilerzeugnisses illustriert. Das Verfahren kann
unter Verwendung einer Vorrichtung 10 durchgeführt werden,
die eine erste Rolle 12 und eine zweite Rolle 14 umfasst,
welche parallel zueinander sind und welche in der Richtung, die
durch die Pfeile angezeigt ist, gedreht werden können. Eine laminierte Struktur 16 in
der Form eines Streifens wird von einer Vorratsrolle 18 um
die erste Rolle 12 und die zweite Rolle 14 herum
in einer kontinuierlichen Spirale gewickelt. Es wird erkannt werden,
dass es notwendig sein kann, die Vorratsrolle 18 mit einer
geeigneten Geschwindigkeit entlang der zweiten Rolle 14 zu
verschieben (nach rechts in 1), wie
die laminierte Struktur 16 um die Rollen 12, 14 herum
gewickelt wird.
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Die
erste Rolle 12 und die zweite Rolle 14 sind durch
eine Entfernung, D, getrennt, welche unter Bezugnahme auf die Gesamtlänge, C,
bestimmt wird, die für
das Papiermaschinen-Textilerzeugnis, das
hergestellt wird, benötigt
wird, wobei die Gesamtlänge,
C, in Längsrichtung
(in der Maschinenrichtung) über
die Endlosschleifenform des Papiermaschinen-Textilerzeugnisses gemessen
wird. Die laminierte Struktur 16 wird spiralförmig auf
die ersten und zweiten Rollen 12, 14 in einer
Vielzahl von Umdrehungen von der Vorratsrolle 18 gewickelt,
welche im Verlauf des Wickelns entlang der zweiten Rolle 14 verschoben
werden kann. Aufeinanderfolgende Umdrehungen der laminierten Struktur 16 werden
gegeneinander aneinander angestossen (abutted) und werden aneinander
entlang einer spiralförmig
kontinuierlichen Naht 20 durch Nähen, Durchnähen, Schmelzen, Kleben oder
Schweißen
befestigt, um ein Papiermaschinen-Textilerzeugnis 22 wie
in 2 gezeigt herzustellen. Eine derartige Befestigung kann
entweder auf der Innenseite oder auf der Außenseite der endlosen Schleife,
die durch das Papiermaschinen-Textilerzeugnis 22 gebildet
wird, ausgeführt
werden, wobei die Befestigung auf der Innenseite bevorzugt wird.
Wenn eine ausreichende Anzahl von Umdrehungen der laminierten Struktur 16 gemacht
worden sind, um das Papiermaschinen-Textilerzeugnis in der gewünschten
Breite, W, herzustellen, wobei die Breite quer (in der Richtung
quer zur Maschinenrichtung) über
die Endlosschleifenform des Papiermaschinen-Textilerzeugnisses 22 gemessen
wird, wird das spiralförmige
Wickeln beendet. Das Papiermaschinen- Textilerzeugnis 22, das so
erhalten wird, hat eine innere Oberfläche, eine äußere Oberfläche, eine Maschinenrichtung
und eine Richtung quer zur Maschinenrichtung. Es wird erkennbar sein,
dass die seitlichen Kanten des Papiermaschinen-Textilerzeugnisses 22 anfänglich nicht
parallel zu der Maschinenrichtung davon sein werden, und entlang
der Linien 24 zurechtgeschnitten (trimmed) werden müssen, um
das Press-Textilerzeugnis 22 mit der gewünschten
Breite, W, und mit zwei seitlichen Kanten, die parallel zu der Maschinenrichtung seiner
Endlosschleifenform sind, herzustellen.
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Weil
die laminierte Struktur 16 spiralförmig gewickelt wird, um das
Papiermaschinen-Textilerzeugnis 22 zusammenzusetzen, ist
die spiralförmig kontinuierliche
Naht 20 nicht mit der Längs-,
oder Maschinen-, Richtung des Press-Textilerzeugnisses 22 ausgerichtet,
sondern bildet eines leichten Winkel, θ, dessen Größe ein Mass für die Neigung
der Spiralwicklungen der laminierten Struktur 16 bezüglich der Maschinenrichtung
des Papiermaschinen-Textilerzeugnisses 22 ist, wie durch
die Draufsicht davon, die in 2 gezeigt
ist, angedeutet wird. Dieser Winkel beträgt, wie zuvor bemerkt, typischerweise
weniger als 10°.
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3 ist
ein Querschnitt, der aufgenommen ist, wie durch die Linie 3-3 in 1 angezeigt,
und 4 ist eine Querschnittsansicht der laminierten Struktur 16.
Wie in den 3 und 4 beobachtet werden
kann, umfasst die laminierte Struktur 16 zwei Schichten,
welche zur Vereinfachung als eine oberste Schicht 34 und
eine unterste Schicht 36 bezeichnet werden. Es sollte gewürdigt und
verstanden werden, dass die oberste Schicht 34 die äußere Oberfläche des
Papiermaschinen-Textilerzeugnisses 22 bildet und die feuchte
Papierbahn berührt,
die auf der Papiermaschine hergestellt wird.
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Wie
oben angezeigt, umfasst die oberste Schicht 34 eines der
Materialien, die ausgewählt
werden aus der Gruppe, bestehend aus: Spinnfasermaterial; Textilerzeugnis,
gewoben aus Fasern oder Fäden
(Filamenten), die fein genug sind, um eine feuchte Papierbahn nicht
zu markieren; Spinn-, Hydrowirr- und schmelzgeblasene Vliesstoffe
(spun-bond, hydroentagled and melt-blown nonwoven fabrics); und mit Öffnungen
extrudierte polymere Folien (apertured extruded polymeric films).
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Weiterhin
kann die oberste Schicht 34 mindestens zwei unterschiedliche
Unterschichten umfassen, von welchen jede eines der Materialien
umfasst, die aus derselben Gruppe ausgewählt werden.
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Zum
Beispiel kann die oberste Schicht 34, oder eine Unterschincht
davon, ein Faserflor (batt) oder Fasermatten aus Spinnfasermaterial
(batts of staple fiber material) umfassen. Alternativ kann die oberste
Schicht 34, oder eine Unterschicht davon, ein Textilerzeugnis,
entweder gewebt oder nicht gewebt, aus feinen Fäden oder Filamenten mit einem
Denier umfassen, der zu dem von Faserflor (batt fiber) vergleichbar
ist und deshalb nicht dazu neigt, eine feuchte Papierbahn, mit welcher
er in Kontakt kommt, ernsthaft zu markieren.
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Als
solches kann die oberste Schicht 34, oder eine Unterschicht
davon, ein feines gewebtes Textilerzeugnis von der Art sein, die
in dem allgemein zugeordneten U.S.-Patent Nr. 5,525,410 offenbart werden,
von welchem die Lehren hier durch Verweis aufgenommen werden. Alternativ
können
feine gewebte Netzprodukte, wie zum Beispiel diese, die von Kanebo hergestellt
und verkauft werden, auch verwendet werden. Spinnvliesstoffe (spun-bond
nonwoven fabrics), die von Cerex erhältlich sind, und Hydrowirr-Vliesstoffe
(hydroentangled nonwoven fabrics), die von Dupont unter dem Namen
Sontara erhältlich sind,
können
auch verwendet werden. Die letzteren Materialien sind Hydrowirr-Materialien
aus Polyesterfasern mit einem sehr feinen Denier. Die schmelzgeblasenen
Vliesstoffe von Interesse umfassen normalerweise Polypropylen oder
Polyethylen.
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Die
oberste Schicht 34, oder eine Unterschicht davon, kann
auch eine mit Öffnungen
extrudierte polymere Folie (apertured extruded polymeric film) umfassen,
wie zum Beispiel ein mit Öffnungen extrudiertes
Polyurethan-(TPU)-Folienmaterial. Das TPU-Folienmaterial mit Öffnungen
kann eine Dichte von 140 bis 850 g/m2, eine
Dicke von 0,13 bis 1,3 mm (5 bis 50 mil), und eine prozentuale offene
Fläche
von 20% bis 60% haben. Die Öffnungen
können
jede Form haben, wie zum Beispiel rechteckig, quadratisch, rund
und so weiter. Alternativ kann der Polymerfilm aus Polyamid, Polyethylen
oder Polypropylen sein.
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Die
unterste Schicht 36 umfasst eines der Materialien, das
ausgewählt
wird aus der Gruppe, bestehend aus den Materialien, die als für die oberste Schicht 34 geeignet
identifiziert worden sind, plus gewirkte bzw. gestrickte Textilerzeugnisse;
nicht gewebte Netzstoffmaterialien oder Maschentextilerzeugnisse;
und Streifen aus gewebten Textilerzeugnissen. Eines oder mehrere
dieser letzten drei Materialien (gewirkte bzw. gestrickte Textilerzeugnisse; nicht
gewebte Netzstoffmaterialien oder Maschentextilerzeugnisse; und
Streifen aus gewebten Textilerzeugnissen) werden umfasst, wenn die
unterste Schicht 36 eine Last-tragende Funktion auf der
Papiermaschine ausführen
soll, und das Papiermaschinen-Textilerzeugnis mit Abmessungsstabilität sowohl in
der Maschinenrichtung, als auch der Richtung quer zur Maschinenrichtung
bereitstellen soll. Jedoch kann die unterste Schicht 36 mindestens
zwei unterschiedliche Unterschichten umfassen, von denen jede eines
der Materialien umfasst, die aus der gleichen Gruppe ausgewählt werden.
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Als
solche kann die unterste Schicht 36, oder eine Unterschicht
davon, einen Streifen aus gewebtem Textilerzeugnis umfassen, welcher
aus Monofilament-, einstufigem (plied) Monofilament- oder Multifilament-Garnen
eines synthetischen Polymerharzes, wie zum Beispiel Polyamid oder
Polyester, in der gleichen Weise wie andere Textilerzeugnisse, die
in der Papierherstellungsindustrie gewebt werden, gewebt werden.
Nach dem Weben kann der Streifen aus gewebtem Textilerzeugnis in
einer üblichen
Weise vor der Zwischenlagerung auf einer Vorratsrolle durch Wärme ausgehärtet (heat-set)
werden. Ein derartiger Streifen aus gewebtem Textilerzeugnis umfasst
längs angeordnete
Fäden und
quer angeordnete Fäden, wobei
zum Beispiel die längs
angeordneten Fäden, Fäden aus
einstufigem (plied) Monofilament sein können, während die quer angeordneten
Fäden,
Fäden aus
Monofilament sein können,
und kann aus einem Ein- oder Mehrschicht-Gewebe bestehen. Wie oben
genannt, kann der Streifen aus gewebtem Textilerzeugnis ein feines
gewebtes Textilerzeugnis der Art sein, die in dem allgemein zugeordnetem U.S.-Patent
Nr. 5,525,410 offenbart wird, oder ein feines gewebtes Maschen-Textilerzeugnis
von der Art, die von Kanebo verkauft wird.
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Alternativ
kann die unterste Schicht 36, oder eine Unterschicht davon,
einen Streifen aus nicht-gewebten Maschen-Textilerzeugnis der Art,
die in dem allgemein Johnson zugeordnetem U.S.-Patent Nr. 4,427,734
offenbart wird, von dem die Lehren hierin durch Verweis aufgenommen
werden. Das nicht-gewebte Maschen-Textilerzeugnis, das in diesem U.S.-Patent offenbart
wird, hat eine Netz-ähnliche Struktur
aus Rippen oder Fäden,
die eine Masche definieren. Die Monofilament-ähnlichen Elemente, die das
nicht-gewebte Maschen-Textilerzeugnis bilden, sind in den Längs- und
Quer-Richtungen
davon orientiert, obwohl sie alternativ diagonal bezüglich zu diesen
Richtungen orientiert sein können.
Das nicht-gewebte Maschen-Textilerzeugnis wird durch Extrusion oder ähnliche
Verfahren aus thermoplastischen Harzen hergestellt, wie zum Beispiel
Polyamid, Polypropylen, Polyethylen und dergleichen. Zum Beispiel
kann das nicht-gewebte
Netz-Material für
diesen Zweck verwendet werden, das von Naltex erhältlich ist
und Stränge
mit Durchmessern im Bereich von 0,33 mm (0,013 Zoll oder 13 mil)
bis 2,03 mm (0,080) Zoll oder 80 mil) und Zählungen von 3 bis 16 Stränge pro
Zentimeter (7 bis 40 Stränge
pro Zoll) hat. Diese Materialien werden aus Polyamid, Polyester,
Polypropylen und Polyethylen hergestellt.
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Die
oberste Schicht 34 und die unterste Schicht 36 werden
miteinander verbunden, um die laminierte Struktur 16 zu
bilden, die verwendet wird, um das Papiermaschinen-Textilerzeugnis 22 herzustellen.
Sowohl die oberste Schicht 34, als auch die unterste Schicht 36 sind
in der Form eines Streifens mit der Breite, w. Das soll heißen, dass
die oberste Schicht 34 eine Breite, w, hat, die gleich
ist zu der Breite der untersten Schicht 36. Vorzugsweise
beträgt
die Breite, w, nominal 1,0 Meter (39,4 Zoll), obwohl Streifen mit Breiten
irgendwo in einem Bereich von 1,0 mm (0,001 m; 0,039 Zoll) bis 5,0
Meter (197,0 Zoll) sich als für
die Praxis der vorliegenden Erfindung geeignet erweisen können.
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Die
oberste Schicht 34 wird an die unterste Schicht 36 verbunden,
so dass sie schräg
voneinander durch eine Entfernung, d, versetzt sind. Das Verbinden
wird ausgeführt
durch Nähen,
Nadeln, Verschmelzen, Schmelzen, Kleben oder andere Verfahren, die
denen mit durchschnittlichem Fähigkeiten
im Fachgebiet zum aneinander Verbinden von Schichten von Textilerzeugnis
wohlbekannt sind. Beträchtliche
Längen
der laminierten Struktur 16 können hergestellt und zur nachfolgenden
Verwendung bei der Herstellung von Papiermaschinen-Textilerzeugnissen 22 zu
den Größenspezifikationen,
die von Kunden benötigt
werden, beiseite gelegt werden.
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Wieder
unter Verweis auf 4, hat die oberste Schicht 34 der
laminierten Struktur 16 eine erste Längskante 30 und eine
zweite Längskante 32, welche
zusammen ihre Breite, w, definierten. Die unterste Schicht 36 hat,
wie zuvor bemerkt, die gleiche Breite, w. Wenn die laminierte Struktur 16 spiralförmig auf
die ersten und zweiten Rollen 12, 14 gewickelt
wird, um die Struktur zusammenzubauen, wie in 3 im
Querschnitt gezeigt, läßt man die
erste Längskante 30 der
obersten Schicht 34 von jeder Umdrehung der laminierten
Struktur 16 gegen die zweite Längskante 32 der obersten
Schicht 34 der unmittelbar vorhergehenden Umdrehung anstossen. Indem
man es so macht, stossen die Längskanten der
untersten Schicht 36 auch in der gleichen Weise an. Wegen
dem Versatz der obersten Schicht 34, relativ zu der untersten
Schicht 36 um eine Entfernung, d, bildet jede Umdrehung
des laminierten Streifens 16 eine Kappnaht (lap joint)
mit der vorhergehenden Umdrehung, weil ein Teil mit der Breite,
d, der obersten Schicht 34 von einer Umdrehung auf einem
Teil mit der gleichen Breite der vorhergehenden Umdrehung der untersten
Schicht 36 aufliegt. Die überlappenden Teile der obersten
Schicht 34 werden dann mit den darunter liegenden Teilen
der untersten Schicht 36 durch Nähen, Durchnähen, Schmelzen, Kleben oder
Schweissen verbunden, um das Papiermaschinen-Textilerzeugnis 22 wie
in 2 gezeigt herzustellen. Das Anbringen kann entweder
auf der Innenseite oder auf der Außenseite der endlosen Schleife,
die durch das Papiermaschinen-Textilerzeugnis 22 gebildet
wird, erfolgen, wobei ein Anbringen auf der Innenseite bevorzugt
ist.
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Mit
der vorliegenden Erfindung kann das Erfordernis, Strukturen mit
voller Breite miteinander zu verbinden, um eine laminierte Struktur
herzustellen, vermieden werden. Statt dessen wird die laminierte Struktur
zuerst aus oberen und unteren Schichten mit einer relativ schmalen
Breite hergestellt, und nachfolgend verwendet, um Strukturen mit
voller Breite durch ein Spiralwickelverfahren aufzubauen. Die laminierte
Struktur kann schnell hergestellt werden und später für diesen Zweck verwendet werden.
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Modifizierungen
zu dem oben genannten würden
für den
Fachmann offensichtlich sein, aber würden nicht die Erfindung so über den
Umfang der angehängten
Ansprüche
hinaus modifiziert erbringen.
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Zum
Beispiel kann ein laminiertes Papiermaschinen-Textilerzeugnis, das das Papiermaschinen-Textilerzeugnis 22 umfasst,
das in der zuvor genannten Weise aus der laminierten Struktur 16 hergestellt
wurde, selbst hergestellt werden, indem zuerst ein Basis-Textilerzeugnis
von irgendeiner der Standardarten, die oben beschrieben werden, über die
ersten und zweiten Rollen 12, 14 angebracht wird,
und indem dann ein Streifen aus einer laminierten Struktur 16 darauf
spiralförmig
gewickelt wird, um eine Schicht in Form des Papiermaschinen-Textilerzeugnisses 22 oben
auf dem Basis-Textilerzeugnis gemäß dem oben
beschriebenen Verfahren herzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann
eine weitere Schicht in der Form eines Papiermaschinen-Textilerzeugnisses 22 hergestellt
werden, indem ein Streifen einer laminierten Struktur 16 auf
diese, die zuvor durch spiralförmiges
Wickeln hergestellt wurde, gemäß des Verfahrens,
das oben beschrieben wird, spiralförmig aufgewickelt wird. Vorzugsweise
würde eine
derartige Schicht hergestellt werden, indem der Streifen aus laminierter
Struktur 16 spiralförmig
in einer Richtung gewickelt wird, die entgegengesetzt ist zu dieser,
in welcher sie gewickelt wurde, um die vorherige Schicht herzustellen,
so dass die laminierte Struktur 16 sich in einer Schicht
in eine Richtung drehen würde,
die eine rechtsgängige
Spirale erzeugt, während
die laminierte Struktur 16 sich in der anderen Schicht
in die andere Richtung drehen würde,
die eine linksgängige
Spirale erzeugt.
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Weiterhin
kann ein laminiertes Papiermaschinen-Textilerzeugnis, das ein Papiermaschinen-Textilerzeugnis 22 umfasst,
das in der oben beschriebenen Weise aus der laminierten Struktur 16 hergestellt
wurde, auch hergestellt werden, indem ein Papiermaschinen-Textilerzeugnis 22 über ein
Basis-Textilerzeugnis von irgendeiner der Standardarten, die oben
beschrieben werden, und das geeignet abgestimmte Dimensionen hat,
gestülpt
wird.
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In
jedem Fall, ob das Papiermaschinen-Textilerzeugnis laminiert ist
oder nur eine Schicht umfasst, die hergestellt wird, indem eine
laminierte Struktur 16 spiralförmig gewickelt wird, können eine oder
mehrere Schichten aus Spinnfasermaterial auf ihre äußere Oberfläche, auf
ihre innere Oberfläche, oder
auf beide dieser Oberflächen
aufgebracht werden, entweder in der Form eines Streifens, der darauf gedreht
wird oder in voller Breite, und darein durch Durchnadeln oder Hydroverwirren
getrieben wird. Wo das Papiermaschinen-Textilerzeugnis laminiert
worden ist, sind einzelne Fasern des Spinnfasermaterials, die durch
die übereinander
liegenden Schichten getrieben werden, das hauptsächliche Mittel, durch welches
die Schichten aneinander angebracht werden. In jedem Fall verbessert
dieses zusätzliche
Faserflor die strukturelle Integrität der Papiermaschinenbespannung
und verringert das Risiko von Blattmarkierungen.