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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft gewebte Formiersiebe zur Verwendung
in Papierherstellungsmaschinen. Die Formiersiebe dieser Erfindung
bestehen im Wesentlichen aus mindestens zwei Schichten oder Sätzen von
Schussgarnen, einem in der papierseitigen Schicht des Siebs und
dem anderen in der maschinenseitigen Schicht des Siebs, die durch
einen Satz von Ketten zusammengehalten werden, welche in Dreiersätzen oder
Dreifachsätzen
gewebte Kettgarne sind. Auch wenn somit die Siebe dieser Erfindung
optisch mindestens zwei Schichten enthalten, sind diese keine separaten,
miteinander verbundenen gewebten Strukturen und können nicht
in zwei getrennte, eigenständige
gewebte Strukturen getrennt werden.
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Hintergrund der Erfindung
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Die
bekannten Verbund-Formiersiebe umfassen zwei im Wesentlichen separate
gewebte Strukturen, wovon jede ihre eigenen Sätze an Ketten und Schüssen umfasst,
und jede davon ist zu einem Muster gewebt, das zum Optimieren der
Eigenschaften jeder der Schichten gewählt ist. Die papierseitige
Schicht sollte unter anderem eine minimale Wasserlinie und ausreichende
Entwässerung
der anfänglichen
Papierbahn vorsehen. Die maschinenseitige Schicht sollte robust
und haltbar sein, dem Formiersieb eine gewisse Maßhaltigkeit
bieten, um ein Dehnen und Zusammenziehen des Siebs zu minimieren,
und sollte ausreichend steif sein, um ein Kräuseln an den Siebkanten zu
minimieren. Zahlreiche Siebe dieser Art wurden beschrieben und werden
gewerblich genutzt.
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Die
beiden Schichten der bekannten Verbund-Formiersiebe sind mittels
entweder zusätzlicher
Bindegarne oder bereits vorhandener Bindergarne miteinander verbunden.
Zusätzliche
Bindegarne dienen hauptsächlich
dazu, die beiden Schichten miteinander zu binden; bereits vorhandene
Bindegarne tragen zur Struktur der papierseitigen Schicht bei und
dienen auch dazu, die papier- und maschinenseitigen Schichten des
Verbund-Formiersiebs miteinander zu binden. Die Strecken der Bindegarne
sind so ausgelegt, dass die gewählten Garne
durch beide Schichten des Siebs laufen, wodurch diese zu einem einzigen
Verbundsieb miteinander verbunden werden.
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Bei
diesen bekannten Verbundsieben wurden zusätzliche Schussbindegarne allgemein
gegenüber bereits
vorhandenen Schussbindegarnen bevorzugt, da man meinte, dass diese
weniger Unstetigkeiten in der papierseitigen Oberfläche des
Verbundsiebs hervorrufen. In letzter Zeit wurden sowohl einzelne
als auch gepaarte Anordnungen von bereits vorhandenen Ketten- oder
Schussbindegarnen vorgeschlagen. Es hat sich aber gezeigt, dass
bereits vorhandene Schussbindegarne Änderungen der Maschenweitengleichmäßigkeit
in der Maschinenquerrichtung hervorrufen. Verbundsiebe, bei denen
bereits vorhandene Schussbindegarne integriert sind, haben sich
unter der Zuglast, denen sie in einer Papierherstellungsmaschine
ausgesetzt werden, als anfällig
für seitliches
Zusammenziehen erwiesen. Diese bereits vorhandenen Schussbindegarne
haben sich auch als anfällig
für inneren
und äußeren Abrieb
erwiesen, was zu einer katastrophalen Ablösung des Verbundsiebs führt. Aufgrund
der Notwendigkeit, zum Bilden der papierseitigen Schicht in den
Siebaufbau zusätzliche
Schussgarne einweben zu müssen
und die papierseitige Schicht und die maschinenseitige Schicht miteinander
binden zu müssen,
sind diese Siebe ferner teuer in der Herstellung.
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Jüngst wurde
vorgeschlagen, bereits vorhandene Kettbindegarne in Paaren oder
Dreifachsätzen
zu verwenden, um zumindest einige dieser Nachteile zu beheben. Siebe
dieser beiden Arten werden von Vöhringer
in
US 5 152 326 (Paare)
beschrieben; in
WO 02/996A1 (Paare);
von Stone et al. in
US 6 240
973 (Dreifachsätze);
und von Johnson et al. in
US
6 202 705 (Dreifachsätze).
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Die
Verwendung von Paaren bietet die Vorteile, dass die beiden Kettenbindegarne
in Folge in aufeinanderfolgenden Segmenten einer ununterbrochenen
Kettenstrecke in der papierseitigen Oberfläche integriert werden können und
dass es bezüglich
der Stellen, an denen jedes Element des Paars mit den Schüssen der maschinenseitigen
Schicht verkreuzt ist, mehr Wahlfreiheit gibt. Somit ist es möglich, die
papierseitige Oberfläche
in gewissem Umfang zu optimieren, zum Beispiel die Wasserlinie der
anfänglichen
Papierbahn zu verringern und die Abriebbeständigkeit des Siebs der maschinenseitigen
Schicht zu verbessern, indem im Wesentlichen die zum Abrieb verfügbare Materialmenge
erhöht
wird, bevor ein katastrophaler Defekt, für gewöhnlich Ablösung, eintritt. Bei diesen
Sieben unter Verwendung von Paaren von Kettenbindegarnen weisen
die papierseitige Schicht und die maschinenseitige Schicht jeweils
separate Schussgarnsysteme auf, wovon eines die Bindung der papierseitigen
Schicht vervollständigt
und das andere die Bindung der maschinenseitigen Schicht vervollständigt.
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In
der folgenden Erläuterung
dieser Erfindung versteht sich, dass bei einer Bezeichnung wie „2 × 2" die erste Zahl die
Zahl erforderlicher Werbfächer
zum Weben des Musters ist und die zweite Zahl die Anzahl an Schüssen in
der Musterwiederholung anzeigt. Somit erfordert ein 2 × 2-Muster
zwei Webfächer
und es gibt zwei Schüsse
in der Musterwiederholung.
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Wie
von Stone et al. und Johnson et al. offenbart, bietet die Verwendung
von Kettendreifachsätzen
den Vorteil, dass die Siebstruktur vereinfacht werden kann, da das
Sieb sogar mit nur drei Garnsätzen
gewebt werden kann: einem Schusssatz der papierseitigen Schicht,
einem Schusssatz der maschinenseitigen Schicht und einem Einzelsatz
an Ketten, der zur Struktur beider Schichten beiträgt. Es ist
möglich,
ein Sieb mit annehmbaren Papierherstellungseigenschaften zu weben,
indem Dreifachsätze
von Kettgarnen genutzt werden, so dass jedes Element der Dreifachsätze separat
in Folge mit den Schüssen
der papierseitigen Schicht durchwirkt ist und dass die Elemente
der Dreifachsätze
in Paaren mit den Schüssen
der maschinenseitigen Schicht verkreuzt sind. Die Paare von Kettgarnen
bewirken bei Verkreuzung mit den Schussgarnen der maschinenseitigen
Schicht, dass sich diese Garne etwas nach außen hin zur maschinenseitigen
Oberfläche
des Siebs wölben.
Dies sieht eine Verschleißebene
vor, die das Siebverschleißpotential
verbessert, was die Lebensdauer des Siebs erhöht.
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Die
Verwendung von Dreifachsätzen,
die in Paaren mit den Schüssen
der maschinenseitigen Schicht verwebt sind, sieht ein Formiersieb
mit verminderter Anfälligkeit
zu Änderungen
der Maschenweitengleichmäßigkeit
der papierseitigen Schicht in Maschinenquerverbindung, mit weniger
Anfälligkeit
für Eindellungen
der papierseitigen Oberfläche
und mit besserer Beständigkeit
gegenüber
einem seitlichen Zusammenziehen als vergleichbare Siebe des Stands
der Technik vor. Es ist möglich,
einige dieser Kettdreifachsiebe aus einem einzigen Kettbaum zu weben,
da alle Kettgarne im Wesentlichen ähnlichen Wegen folgen, die
innerhalb der Bindungsstruktur gleiche Weglängen haben.
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Es
hat sich aber gezeigt, dass Verbundformiersiebe, die unter Verwendung
von Dreifachsätzen
von Kettgarnen gewebt werden, immer noch zu Dellenbildung der Papierherstellungsfläche der
papierseitigen Schicht neigen. Es scheint, dass bei Verlauf der
Kettgarne von einer Oberfläche
des Siebs zur anderen, z. B. von der Oberfläche der papierseitigen Schicht
zur Oberfläche
der maschinenseitigen Schicht, diese eine gewisse Ungleichmäßigkeit
in die ansonsten regelmäßige Beabstandung
der Schussgarne der papierseitigen Schicht einbringen können. Dies
erzeugt Veränderungen
sowohl der Form als auch der Rahmenlängen der Entwässerungsöffnungen
in der papierseitigen Schicht des Formiersiebs, was zu einer Änderung
der Entwässerungseigenschaften
des Siebs führt.
Diese Änderungen
können
ein unzulässiges
Maß an
Markierung (so genannte „Wasserlinie") in das gerade hergestellte
Papiererzeugnis einbringen.
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Es
wurde nun gezeigt, dass dieses Maß an Änderung durch Verkreuzen jedes
Elements eines Kettdreifachsatzes allein mit einem Schussgarn der
maschinenseitigen Schicht zumindest abgeschwächt werden kann. Wird dieser
Schritt ausgeführt,
dann ist es jedem Element jedes der Dreifachsätze möglich, den gleichen Weg in
dem Webmuster zu nehmen, was eine gleichmäßigere Position der Verkreuzungspunkte
vorsieht. Dies führt
dazu, dass die Oberflächeneigenschaften
der papierseitigen Schicht verbessert werden, was wiederum eine
gleichmäßigere Ausbildung
in dem Papiererzeugnis vorsieht.
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Zudem
haben wir festgestellt, dass es durch sorgfältige Wahl des in den Sieben
dieser Erfindung verwendeten Kettgarnmaterials möglich ist, ein Sieb mit einer
hohen offenen Fläche
der papierseitigen Schicht mit einer ausreichenden Entwässerungsfläche zu weben,
um den unfertigen Papierbogen schnell in die mittlere Ebene der
Siebstruktur zu entwässern,
ohne kritische mechanische Eigenschaften des Siebs zu opfern, zum
Beispiel dessen Elastizitätsmodul.
In der mittleren Ebene und der maschinenseitigen Schicht des Siebs, wo
die Garndichte höher
ist, scheint die Entwässerung
etwas verzögert
zu sein, wodurch die Möglichkeit
geschaffen wird, dass durch die stützenden Folien und Messer des
Formierabschnitts erzeugte Druckimpulse die Formierungsvorteile
maximieren.
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Wir
haben festgestellt, dass Garne eines verhältnismäßig kleineren Durchmessers
und hohen Elastizitätsmoduls
an Stelle herkömmlicher
Polyethylen-Terephthalat(PET)-Garne
verhältnismäßig größeren Durchmessers
als Kettgarne in den Sieben dieser Erfindung verwendet werden können, um
gleichwertige Eigenschaften mechanischer Festigkeit vorzusehen.
Es ist somit möglich,
diese Garne kleineren Durchmessers zu verwenden, um dem Sieb eine
relativ hohe Papierseitenschicht-Entwässerungsfläche bei einer niedrigeren Kettgarndichte
in der papierseitigen Oberfläche
zu geben. Dies ermöglicht
wiederum die Verwendung einer größeren Anzahl
an Schussgarnen in Maschinenquerrichtung als ansonsten in der papierseitigen
Oberfläche möglich wäre, um die
Faserunterstützung
in dem Bogen zu verstärken,
wodurch die Formierung verbessert wird. Diese zusätzlichen
Schussgarne tragen wiederum zur gesamten Siebsteifigkeit und Stabilität bei, die
für eine
zuverlässige
Lebensdauer (d. h. „Lauffähigkeit") erforderlich sind.
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Die
Siebe dieser Erfindung können
somit sowohl Fluid schneller aus dem Bogen abführen, als bei vergleichbaren
Sieben möglich
wäre, die
unter Verwendung größerer Kettgarne
gewebt sind, und können
den Papierherstellungsfasern in dem Faserstoff verbesserte Unterstützung bieten,
um die gesamte Formierung zu verbessern. Die Verwendung dieser Garne
hohen Elastizitätsmoduls
verbessert auch die Beständigkeit
der Siebe gegenüber
Beschädigung
durch Hochdruckbrausen, wie sie zum Reinigen derselben während Einsatz verwendet
werden. Ferner werden diese Kettgarne kleinen Durchmessers und hohen
Elastizitätsmoduls
aufgrund sowohl des Webmusters der maschinenseitigen Schicht als
auch der Thermofixierungsbedingungen, die zum Bearbeiten des Siebs
nach dem Weben eingesetzt werden, in gewissem Maße in die maschinenseitige Oberfläche des
Siebs eingelassen. Nach dem Thermofixieren pflegen sich die Schussgarne
an der Maschinenseite des Siebs nach außen zu wölben oder zu kräuseln, was
eine Verschleißebene
bildet, die zum Schutz der Kettgarne vor Abrieb während Gebrauch dient.
Dieses Merkmal dient zur weiteren Verlängerung der Lebensdauer dieser
Siebe.
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Kurzdarlegung der Erfindung
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In
einer ersten breiten Ausführungsform
versucht die vorliegende Erfindung ein Verbund-Formiersieb mit einer
papierseitigen Schicht und einer maschinenseitigen Schicht an die
Hand zu geben, welches umfasst:
- (i) einen ersten
Satz Schussgarne der papierseitigen Schicht,
- (ii) einen zweiten Satz Schussgarne der maschinenseitigen Schicht,
die größer als
die Schussgarne der papierseitigen Schicht sind, und
- (iii) einen Satz von dreifachen Kettgarnen, die zum Aufbau sowohl
der papierseitigen Schicht als auch der maschinenseitigen Schicht
beitragen,
wobei die drei Sätze von Garnen nach einem sich
wiederholenden Muster verwebt sind, wobei: - (a)
jedes Elements jedes dreifachen Satzes an Kettgarnen mit den Schussgarnen
der papierseitigen Schicht durchwirkt ist, um nacheinander Segmente
einer einzelnen ununterbrochenen Kettstrecke in der papierseitigen
Schicht einzunehmen;
- (b) die Folge von Segmenten sich als Teil des sich wiederholenden
Musters wiederholt;
- (c) jedes Segment in der ununterbrochenen Kettstrecke durch
mindestens ein Schussgarn der papierseitigen Schicht von dem nächsten Segment
getrennt ist;
- (d) jedes Element jedes dreifachen Satzes mit einem einzigen
Schussgarn der maschinenseitigen Schicht mindestens einmal innerhalb
der Musterwiederholung getrennt verkreuzt ist;
- (e) innerhalb des sich wiederholenden Musters des Siebs die
Anzahl an Schussgarnen der maschinenseitigen Schicht zwischen jedem
Verkreuzungspunkt aufeinanderfolgender Garne von jedem dreifachen
Satz von Kettgarnen konstant ist; und
- (f) innerhalb des sich wiederholenden Musters des Siebs die
Streckenlängen
jedes Elements jedes dreifachen Satzes gleich sind.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
dieser Erfindung hat das Sieb nach Bindung und vor dem Thermofixieren
eine Kettfüllung
von 100% bis 125%.
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Bei
den Formiersieben dieser Erfindung werden thermoplastische Monofilgarne
sowohl für
die Kettgarne als auch die Schussgarne verwendet.
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In
einer ersten Ausführungsform
sind der erste und zweite Satz von Schussgarnen und Kettgarnen alle Monofilgarne
des gleichen Thermoplasts. Bevorzugt sind die Kettgarne und die
ersten und zweiten Sätze
von Schussgarnen alle Polyethylenterephthalat-Monofilgarne.
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In
einer zweiten Ausführungsform
sind der erste Satz von Schussgarnen, der zweite Satz von Schussgarnen
und die Kettgarne nicht alle Monofilgarne des gleichen Thermoplasts.
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In
einer dritten Ausführungsform
umfasst der erste Satz von Schussgarnen mindestens einen ersten und
einen zweiten Teilsatz von Schussgarnen und jeder Teilsatz umfasst
Monofilgarne unterschiedlicher Thermoplaste.
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In
einer vierten Ausführungsform
umfasst der zweite Satz von Schussgarnen mindestens einen dritten und
einen vierten Teilsatz von Schussgarnen und jeder Teilsatz umfasst
Monofilgarne unterschiedlicher Thermoplaste.
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In
einer fünften
Ausführungsform
sind die Kettgarne thermoplastische Monofilgarne mit einem höheren Elastizitätsmodul
als die thermoplastischen Monofilgarne der Schussgarne der papierseitigen
Schicht. Bevorzugt liegt das Verhältnis der Elastizitätsmodule
der Kettgarne und der Schussgarne der papierseitigen Schicht bei
etwa 4:3.
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Bevorzugt
sind innerhalb jedem von: erstem Satz von Schussgarnen, zweitem
Satz von Schussgarnen und den Kettgarnen die Garne alle von gleicher
Größe.
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Bevorzugt
sind der erste Satz und der zweite Satz von Schussgarnen Polyethylenterephthalat-Monofilgarne.
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Bevorzugt
sind der zweite Satz von Schussgarnen Garne gewählt aus der Gruppe bestehend
aus Polyethylenterephthalat-Monofilgarnen, Monofilgarne aus einer
Mischung aus Polyethylenterephthalat und einem thermoplastischen
Polyurethan; Polyamid-Monofilgarne und Mischungen derselben. Bevorzugter
umfasst in dem zweiten Satz von Schussgarnen der dritte Teilsatz
Monofilgarne aus einer Mischung aus Polyethylenterephthalat und
einem thermoplastischen Polyurethan, der vierte Teilsatz sind Garne
gewählt
aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenterephthalat-Monofilgarnen, Polyamid-Monofilgarnen
und Mischungen derselben und der dritte Teilsatz umfasst mindestens
50% der Garne in dem zweiten Satz in der maschinenseitigen Schicht.
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Bevorzugt
werden die Kettgarne aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenterephthalat-Monofilgarnen,
Polyethylennaphthalat-Monofilgarnen und Mischungen derselben gewählt.
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Bevorzugt
werden die Kettgarne aus der Gruppe bestehend aus Polyethylennaphthalat-Monofilgarnen,
Polyethylenterephthalat-Monofilgarnen und Mischen von Polyethylennaphthalat-Monofilgarnen
und Polyethylenterephthalat-Monofilgarnen
gewählt.
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Bevorzugt
sind die Polyamid-Monofilgarne Polyamid-6- oder Polyamid-6/6-Monofilgarne.
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In
weiteren bevorzugten Ausführungsformen
dieser Erfindung weist das Sieb nach dem Thermofixieren bei Messung
mittels eines Standardtestverfahrens eine papierseitige Schicht
mit einer offenen Fläche
von mindestens 35% auf, das Sieb hat eine Kettfüllung von 100% bis 110% und
das Sieb hat bei Messung mittels eines Standardtestverfahrens eine
Luftdurchlässigkeit
von unter etwa 10.500 m3/m2/Std.
bis zu etwa 3.500 m3/m2/Std.
bei einer Druckdifferenz von 127 Pa durch das Sieb. Ein geeignetes
Testverfahren zum Ermitteln der Luftdurchlässigkeit des Siebs ist ASTM
D 737-96. Die offene Fläche
der papierseitigen Schicht wird durch das in CPPA Data Sheet G-18
beschriebene Verfahren unter Verwendung einer Draufsicht auf diese
Schicht des Siebs ermittelt.
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Eine
Anforderung dieser Erfindung besteht darin, dass jedes Kettgarn
einen Dreifachsatz an Kettgarnen umfasst; jedes Element jedes Dreifachsatzes
nimmt wiederum einen Teil einer ununterbrochenen Kettstrecke in
dem Webmuster der papierseitigen Oberfläche ein, das sich innerhalb
des Siebwebmusters fortsetzt. Innerhalb des gesamten Webmusters
des Formiersiebs tritt jedes Element jedes der dreifachen Kettgarne
allein in die maschinenseitige Schicht ein, um sich mit mindestens
einem Schuss der maschinenseitigen Schicht zu verkreuzen, um so
ein einziges einheitliches Sieb zu bilden. Die Verkreuzungsstellen
sind Erhebungen, die durch das Verkreuzen der separaten Elemente
jedes der Dreifachsätze
mit Schussgarnen der Maschinenseitenschicht gebildet werden, so
dass innerhalb der Siebwebmusterwiederholung alle drei Elemente
jedes Dreifachsatzes mindestens einmal mit einem Schuss der maschinenseitigen
Schicht verkreuzen. Die Anzahl an Verkreuzungspunkten innerhalb
der Webmusterwiederholung wird durch die Webfachkombination bestimmt, die
für die
einzelnen, für
die papierseitige Schicht und die maschinenseitige Schicht gewählten Webmuster
erforderlich ist. Die Stelle der Verkreuzungspunkte wird so gewählt, dass
sie innerhalb der maschinenseitigen Schicht regelmäßig beabstandet
sind, mit der gleichen Anzahl an Schussgarnen der maschinenseitigen Schicht
zwischen jedem Verkreuzungspunkt.
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In
den bevorzugten Ausführungsformen
dieser Erfindung werden die Kettmonofilgarne und die Schussmonofilgarne
der maschinenseitigen Schicht aus verschiedenen Thermoplasten hergestellt.
Polyethylenterephthalat, das häufig
beim Weben von Formiersieben verwendet wird, ergibt zum Beispiel
Monofilgarne mit einem Elastizitätsmodul
von etwa 1.400 kg/m2 bis etwa 1.550 kg/m2, wogegen Polyethylennaphthalat Monofilgarne
mit einem Elastizitätsmodul
von etwa 2.000 kg/m2 ergibt. Dieses Verhältnis der
Module von etwa 4:3 hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.
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Die
Kombination der thermoplastischen Garnmaterialien in Tabelle 1 hat
sich als geeignet erwiesen. Tabelle 1
| Kombination | Kette | Erster
Schuss | Zweiter
Schuss |
| A | PET | PET | PET |
| B | PEN | PET | PET |
| C | PET | PET | PET/TPU |
| D | PET | PET | PET/TPU
+ PA6 |
| E | PET | PET | PET/TPU
+ PET |
| F | PEN | PET | PET/TPU |
| G | PEN | PET | PET/TPU
+ PA6 |
| H | PEN | PET | PET/TPU
+ PET |
| I | PEN | PET | PET
+ PA6 |
| J | PET | PET | PET
+ PA6 |
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Hinweise zu Tabelle 1.
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- PET: Polyethylenterephthalat.
- PEN: Polyethylennaphthalat.
- PEN/TPU: Polyethylenterephthalat modifiziert mit thermoplastischem
Polyurethan (siehe Bhatt et al.)
- PA6: Polyamid-6.
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Wenn
in Tabelle 2 Mischungen aus zwei Garnen angezeigt sind, z. B. für Kombination
D, ist es bevorzugt, dass sich die beiden Garne abwechseln.
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Wenn
diese Kombination aus Garnen mit unterschiedlichen Elastizitätsmodulen
verwendet wird, hat sich gezeigt, dass die Kettgarne mit verhältnismäßig höherem Modul
so in die Siebstruktur gewebt werden können, dass sie den Schussgarnen
der maschinenseitigen Schicht ausreichend Kräuselung verleihen, um sie von
der Ebene der maschinenseitigen Schicht nach außen wölben zu lassen. Durch sorgfältige Auswahl
der Thermofixierungsbedingungen nach dem Weben kann die den Schussgarnen
der maschinenseitigen Schicht verliehene Kräuselung verbessert werden,
was dazu dient, die Kettgarne in die Struktur des Siebs eingelassen vorzusehen
und sie so vor Abriebverschleiß zu
schützen.
Dieser Schritt ermöglicht
es auch jedem Element jedes Dreifachsatzes, mehr oder weniger der
gleichen Strecke innerhalb der Siebbindungsstruktur zu folgen, was
zur Verringerung von Änderungen
der Maschenweite der papierseitigen Schicht beiträgt, wodurch
eine Neigung des Siebs, Wasserlinien hervorzurufen, gemindert wird.
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Somit
ist offensichtlich, dass bei den Sieben dieser Erfindung die Schussgarne
so ausgelegt werden können,
dass sie sich hin zu den verschiedenen Strukturen wölben, die
das Formiersieb in einem Formierabschnitt einer Papierherstellungsmaschine
tragen. Dies erzeugt eine Verschleißebene an der Maschinenseite des
Formiersiebs. Wenn die Schussgarne der maschinenseitigen Schicht
ein Monofilgarn relativ hoher Abriebbeständigkeit enthalten, beispielsweise
die Materialien aus Polyethylentherephthalat – thermoplastischem Polyurethan,
die von Bhatt et al. in
US 5
169 171 und in
US 5
502 120 beschrieben werden, oder ein Polyamid wie Polyamid-6
und Polyamid-6/6, wird das Sieb abriebbeständiger und hat eine größere Lebensdauer
als ein vergleichbares Sieb, das ohne diese Schussgarne der maschinenseitigen
Schicht gewebt ist.
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Auch
wenn die Siebe dieser Erfindung unterschiedliche thermoplastische
Monofilgarne in jedem von: erstem Satz von Schüssen, zweitem Satz von Schüssen und
der Kette nutzen können,
haben innerhalb jeder Garngruppe alle Garne bevorzugt die gleiche
Größe. Es ist
auch bevorzugt, dass zum Erhalten einer möglichst gleichmäßigen Papierherstellungsfläche die
Kettgarne und der erste Satz von Schussgarnen, die in der papierseitigen
Schicht verwendet werden, im Wesentlichen ebenfalls gleich groß sein sollten.
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In
den Sieben dieser Erfindung enthält
weder die papierseitige Schicht noch die maschinenseitige Schicht
herkömmliche
Kettgarne, die sich nur mit Schussgarnen der papierseitigen Schicht
oder mit Schussgarnen der maschinenseitigen Schicht verkreuzen.
Bei den Sieben dieser Erfindung werden eine erste Gruppe von Schüssen in
der papierseitigen Schicht und eine zweite Gruppe von Schüssen in
der maschinenseitigen Schicht innerhalb des gesamten Webwiederholungsmusters
durch einen einzigen Satz von Dreifachkettgarnen zusammengehalten,
die daher sowohl zur strukturellen Festigkeit als auch den Eigenschaften
beider Schichten beitragen.
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Die
Länge der
Segmente in der ununterbrochenen Kettstrecke der papierseitigen
Oberfläche,
die in Folge von jedem Element der Dreifachsätze von Kettgarnen eingenommen
wird, und die Anzahl an Segmenten innerhalb einer Webmusterwiederholung
sind jeweils für
einen breiten Auswahlbereich offen. Bei den nachstehend näher erläuterten
Sieben nutzen zum Beispiel beide Webmuster mit sechs Segmenten,
wobei die in der Webmusterwiederholung von jedem Element der Dreifachsätze eingenommene
Strecke im Wesentlichen die gleiche ist. In der ununterbrochenen
Kettstrecke in der papierseitigen Schicht taucht jedes Segment im
Allgemeinen nacheinander mehr als einmal, zum Beispiel mindestens
zweimal, in jeder vollständigen
Wiederholung des Formiersieb-Webmusters auf.
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Bevorzugt
ist jedes Segment in der ununterbrochenen Kettstrecke in der papierseitigen
Oberfläche
der papierseitigen Schicht von einem benachbarten Segment durch
entweder 1, 2 oder 3 Schussgarne der papierseitigen Schicht getrennt.
Bevorzugt ist jedes Segment in der ununterbrochenen Kettstrecke
in der papierseitigen Oberfläche
der papierseitigen Schicht von einem benachbarten Segment durch
ein Schussgarn der papierseitigen Schicht getrennt. Alternativ ist
jedes Segment in der ununterbrochenen Kettstrecke in der papierseitigen
Oberfläche
der papierseitigen Schicht von einem benachbarten Segment durch
zwei Schussgarne der papierseitigen Schicht getrennt.
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Bevorzugt
sind innerhalb des Webmusters der papierseitigen Schicht die gesamte
Segmentlänge
bzw. die gesamten Segmentlängen,
die von jedem Element eines Dreifachsatzes der die ununterbrochene
Kettstrecke einnehmenden Kettgarne eingenommen werden, identisch.
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Da
die von jedem Element eines Dreifachsatzes von Kettgarnen der papierseitigen
Schicht eingenommenen Strecken innerhalb des Siebwebmusters im Wesentlichen
gleich sind und die Verkreuzungspunkte zwischen den Kettgarnen mit
den Schussgarnen der maschinenseitigen Schicht regelmäßig beabstandet
sind, werden die Verbund-Formiersiebe dieser Erfindung im Allgemeinen
unter Verwendung eines einzigen Kettbaums gewebt.
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Bevorzugt
wird das Webmuster der papierseitigen Schicht aus einem 2 × 2, 3 × 3, 3 × 6 oder
4 × 8 Webmuster
gewählt.
Bevorzugter wird die Bindung der papierseitigen Schicht aus einer
2 × 2-Leinenbindung; einer
3 × 3-Bindung
und einer 4 × 4-Bindung
gewählt.
Bevorzugt wird das Webmuster der maschinenseitigen Schicht aus einem
3 × 3,
4 × 4,
4 × 8,
5 × 5,
6 × 6
oder 6 × 12
Webmuster gewählt.
Bevorzugter wird das Webmuster der maschinenseitigen Schicht aus
einem 3 × 3-Köper, einem
gebrochenen 6-Fach-Köper
oder einem 9 × 9-Köper oder
einem N × 2N
Muster gewählt,
wie es von Barrett in
US 5 544
678 offenbart wird. Am bevorzugtesten ist das Webmuster
der maschinenseitigen Schicht ein 9 × 9-Köper.
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Bevorzugt
wird das Verhältnis
der Anzahl an Schussgarnen der papierseitigen Schicht zu den Schussgarnen
der maschinenseitigen Schicht aus 1:1, 2:1, 3:2, 5:3 oder 3:1 gewählt. Bevorzugter
ist das Verhältnis 2:1.
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Aufgrund
der einzigartigen Struktur der Siebe dieser Erfindung ist es nicht
möglich,
ein Verhältnis
von Kettgarnen der papierseitigen Schicht zu Kettgarnen der maschinenseitigen
Schicht festzulegen. Es erscheint nur ein Element eines Dreifachsatzes
auf einmal in der papierseitigen Schicht, und nur ein Element eines
Dreifachsatzes erscheint auf einmal in der maschinenseitigen Schicht.
Somit scheint das Sieb ein Kettverhältnis von 1:1 zu haben, das
ist aber im Kontext dieser Siebe nicht sinnvoll.
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Bei
den Sieben dieser Erfindung muss die Wahl des Musters der papierseitigen
Schicht und des Musters der maschinenseitigen Schicht zwei Kriterien
erfüllen:
zunächst
ist in jeder Wiederholung des Webmusters der papierseitigen Schicht
jedes Element jedes Dreifachsatzes von Kettgarnen in der papierseitigen
Schicht durchwirkt, um nacheinander die Segmente der ununterbrochenen
Kettstrecke einzunehmen, und zum zweiten ist in der maschinenseitigen
Schicht jedes Element jedes Dreifachsatzes allein zumindest einmal
mit einem Schussgarn in jeder Wiederholung verkreuzt. Dies kann
durch Sicherstellen von Quotienten erreicht werden, die als Q/P
und Q/M ausgedrückt
werden können,
wobei Q die Gesamtzahl an Webfächern
ist, P die Anzahl an erforderlichen Webfächern zum Weben des Musters
der papierseitigen Schicht und M die Anzahl an erforderlichen Webfächern zum
Weben des Musters der maschinenseitigen Schicht ist. Q, M und P
sind immer ganze Zahlen. Wenn zum Beispiel P = 2 und M = 9, dann
ist Q = 18, so dass Q/P = 9 und Q/M = 2.
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In
den einfachsten Ausführungsformen
werden die Siebe dieser Erfindung nach Webmustern gewebt, die einen
mit mindestens sechs Webfächern
ausgestatteten Webstuhl erfordern. Dies nimmt ein Leinenbindungsmuster
sowohl für
die papierseitige Schicht als auch für die maschinenseitige Schicht
auf und erfordert drei Wiederholungen des Musters, um jedes der
drei Elemente der Dreifachsätze
aufzunehmen. Eine solche einfache Ausführungsform ist aber im Allgemeinen
nicht bevorzugt, da für
die meisten Anwendungen eine Verschleißbeständigkeit der maschinenseitigen
Schicht des resultierenden Siebs eventuell nicht angemessen ist.
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In
den bevorzugten Ausführungsformen
dieser Erfindung wird entweder eine 2 × 2-Leinenbindung oder eine 3 × 3-Köperbindung
für die
papierseitige Schicht benutzt, kombiniert mit einem 6-Fach-Köper, einem gebrochenen
6-Fach-Köper,
einem 9 × 9-Köper oder einem N × 2N-Webmuster
für die
maschinenseitige Schicht. Die Kombination aus einer 2 × 2-Leinenbindung
mit 6 × 6-Köper erfordert
18 Webfächer:
der 6 × 6-Köper erfordert
18 und die 2 × 2-Leinenbindung
erfordert 6, was Quotienten von 1 bzw. 3 ergibt.
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Tabelle
2 fasst einige der möglichen
Webmusterkombinationen der papierseitigen Schicht und der maschinenseitigen
Schicht zusammen mit den Webfachanforderungen für jede zusammen. Tabelle 2
| PSL-Bindung | PSL-Webfächer, P | MSL-Bindung | MSL-Webfächer, M | Webfächer gesamt,
Q | Quotient
Q/P, Q/M |
| 2 × 2 | 6 | 6 × 6 | 18 | 18 | 3,
1 |
| 2 × 2 | 6 | 6 × 12 | 18 | 18 | 3,
1 |
| 2 × 2 | 2 | 9 × 9 | 9 | 18 | 9,
2 |
| 3 × 3 | 9 | 6 × 12 | 18 | 18 | 2,
1 |
| 3 × 6 | 9 | 6 × 12 | 18 | 18 | 2,
1 |
| 2 × 2 | 6 | 4 × 4 | 12 | 12 | 2,
1 |
| 2 × 2 | 6 | 4 × 8 | 12 | 12 | 2,
1 |
| 3 × 3 | 9 | 4 × 4 | 12 | 36 | 4,
3 |
| 4 × 8 | 12 | 4 × 4 | 12 | 12 | 1,
1 |
| 4 × 8 | 12 | 4 × 8 | 12 | 12 | 1,
1 |
| 4 × 8 | 12 | 4 × 8 | 12 | 12 | 1,
1 |
| 2 × 2 | 6 | 5 × 5 | 15 | 30 | 5,
2 |
| 3 × 3 | 9 | 5 × 5 | 15 | 45 | 5,
3 |
-
In
den Überschriften
von Tabelle 2 zeigt „PSL" die Anzahl an Webfächern P
der papierseitigen Schicht an, „MSL" zeigt die Anzahl an Webfächern M
der maschinenseitigen Schicht an, „Webfächer gesamt" zeigt die Mindestanzahl an Webfächern Q,
die zum Weben des Siebs erforderlich sind, und Q/P, Q/M sind die
ganzzahligen Werte der Quotienten der Anzahl der Webfächer, die
für die
papierseitige Schicht erforderlich sind, aufgeteilt in die gesamten
Webfächer,
bzw. die Anzahl an Webfächern,
die für
die maschinenseitige Schicht erforderlich sind, aufgeteilt in die
gesamten Webfächer.
-
Da
alle die Dreifachsätze
von Kettgarnen, die die Kettgarne der papierseitigen Schicht bilden,
zum Verkreuzen mit den Schussgarnen der maschinenseitigen Schicht
verwendet werden, verbessert dieses Verkreuzungsmuster den Modul
des Siebs, was das Sieb beständiger
gegenüber
Dehnen und Verziehen macht, während
es seitliches Zusammenziehen und jede Neigung zu Ablösung von
Siebschichten mindert.
-
Eine
wichtige Unterscheidung zwischen vorbekannten Sieben und denen der
vorliegenden Erfindung ist die gesamte Kettfüllung, die durch Kettfüllung =
(Kettendurchmesser × Maschenweite × 100)%
erhalten wird. Kettfüllung
kann entweder vor oder nach dem Thermofixieren ermittelt werden
und ist für
das gleiche Sieb im Allgemeinen nach dem Thermofixieren etwas höher. Bei
allen vorbekannten Verbundsieben beträgt die Summe der Kettfüllung in
den papierseitigen und maschinenseitigen Schichten kombiniert vor
dem Thermofixieren weniger als 95%. Die Siebe dieser Erfindung können vor
dem Thermofixieren eine gesamte Kettfüllung aufweisen, die bevorzugt
bei etwa 100% liegt. Nach dem Thermofixieren haben die Siebe dieser
Erfindung eine gesamte Kettfüllung,
die größer als
105% sein kann und liegt typischerweise bei etwa 110% oder mehr.
-
Im
Zusammenhang dieser Erfindung sind bestimmte Definitionen wichtig.
-
Der
Begriff „ununterbrochene
Kettstrecke" bezeichnet
die Strecke in der papierseitigen Schicht – die auf der papierseitigen
Oberfläche
des Siebs sichtbar ist – der
Dreifachsätze
von Kettgarnen und die wiederum von jedem Element der die Kettgarne
bildenden Dreifachsätze
eingenommen wird. Diese Strecke setzt sich entlang des Siebs fort,
wenn sich das Webmuster des Siebs wiederholt.
-
Der
Begriff „Segment" bezeichnet den Teil
der ununterbrochenen Kettstrecke in dem sich wiederholenden Muster
der papierseitigen Schicht, der von einem bestimmten Kettgarn eingenommen
wird, und der zugehörige
Begriff „Segmentlänge" bezeichnet die Länge eines
bestimmten Segments und wird als Anzahl an Schussgarnen der papierseitigen
Schicht ausgedrückt,
mit der ein Element eines Dreifachsatzes von Kettgarnen innerhalb
des Segments durchwirkt ist.
-
Der
Begriff „Flottung" bezeichnet ein Garn,
das über
eine Gruppe von anderen Garnen verläuft, ohne diese zu durchwirken;
der zugehörige
Begriff „Flottungslänge" bezeichnet die Länge einer
Flottung, ausgedrückt
als eine Zahl, die die die Zahl der übersprungenen Garne anzeigt.
-
Der
Begriff „innere
Flottung" hat eine ähnliche
Bedeutung und bezeichnet den Teil eines Garns, der zwischen den
Schichten eines Verbundsiebs über
eine kurze Strecke nach dem Durchwirken mit der papierseitigen Schicht
oder dem Verkreuzen mit der maschinenseitigen Schicht verläuft. Der
zugehörige
Begriff „innere
Flottungslänge" bezeichnet die Anzahl
an Garnen entweder von der papierseitigen Schicht oder ggf. der maschinenseitigen
Schicht zwischen den beiden Enden einer inneren Flottung.
-
Der
Begriff „Verkreuzung" bezeichnet einen
Punkt, an dem ein einzelnes Element eines Dreifachsatzes von Kettgarnen
sich allein um einen maschinenseitigen Schuss wickelt, um eine einzelne
Erhebung zu bilden, und der zugehörige Begriff „Durchwirkung" bezeichnet einen
Ort, an dem ein einzelnes Element eines Dreifachsatzes sich um ein
oder mehrere Schussgarne der papierseitigen Schicht wickelt und
eine Erhebung oder eine Flottung mit mindestens einem Schuss der
Papierseite bildet.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Nun
wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Hierbei zeigen:
-
1 eine
Querschnittansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Formiersiebs, die
die Strecken eines Dreifachsatzes von Kettgarnen in einer Wiederholung
des Webmusters des Formiersiebs zeigt; und
-
2 eine
Querschnittansicht ähnlich
zu 1 einer zweiten Ausführungsform.
-
In
jeder der schematischen Querschnittansichten der 1 und 2 werden
innerhalb der Musterwiederholung die gezeigten geschnittenen Schussgarne
von 1 an nummeriert, beginnend mit dem ersten Schuss der papierseitigen
Schicht an einer Seite und endend mit dem letzten Schuss der papierseitigen Schicht
an der anderen Seite. Die Pfeile A, B und C zeigen die Länge der
Segmente der papierseitigen Schicht in den 1 und 2.
Ferner sind in den 1 und 2 die drei
von einem Dreifachkettsatz gezeigten Elemente als X, Y und Z bezeichnet.
In beiden, in den 1 und 2 gezeigten
Verbund-Formiersieben setzt sich das gleiche Webmuster in jeder
Richtung weg von dem entlang der Länge des Siebs gezeigten Querschnitt
fort. Das Webmuster setzt sich auch über die Breite des Siebs fort,
wird aber seitlich bewegt, so dass die Verkreuzungsorte mit den
Schüssen
der maschinenseitigen Schicht nicht immer mit dem gleichen Schuss sind.
-
Eingehende Beschreibung der
Figuren
-
1 ist
eine Querschnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Formiersiebs
entlang der Linie eines der Kettgarndreifachsätze. In 1 ist die
papierseitige Schicht des Siebs eine 2 × 2-Leinenbindung, und die
maschinenseitige Schicht ist eine 3 × 3-Bindung; dies folgt, da
trotz Darstellung von drei Kettgarnen in 1 jeder
Dreifachsatz mit den drei gezeigten Garnen als einzige Kette fungiert.
-
Die
ununterbrochene Kettstrecke innerhalb der papierseitigen Schicht
umfasst die folgenden drei Segmente:
- – Dreifachsatz
Z ist mit den Schüssen
1, 3, 4, 6, 7 und 9 durchwirkt, indem er unter den Schüssen 3,
6 und 9 verläuft
und über
den anderen verläuft;
- – Dreifachsatz
X ist mit den Schüssen
10, 12, 13, 15, 16 und 18 durchwirkt, indem er unter den Schüssen 12,
15 und 18 verläuft
und über
den anderen verläuft;
und
- – Dreifachsatz
Y ist mit den Schüssen
19, 21, 22, 24, 25 und 27 durchwirkt, indem er unter den Schüssen 21,
24 und 27 verläuft
und über
den anderen verläuft.
-
Innerhalb
dieser drei Segmente gibt es drei Verkreuzungspunkte der maschinenseitigen
Schicht:
- – Dreifachsatz
Z ist mit Schuss 20 verkreuzt;
- – Dreifachsatz
X ist mit Schuss 2 verkreuzt; und
- – Dreifachsatz
Y ist mit Schuss 11 verkreuzt.
-
Diese
drei Segmente mit ihren begleitenden Verkreuzungspunkten wiederholen
dann mit den Schüssen
28 bis 54.
-
Das
Sieb von 1 ist in 18 Webfächern gewoben;
es könnte
auch in 36 gewebt werden.
-
Somit
ist offensichtlich, dass alle drei Elemente X, Y und Z des Dreifachsatzes
in Folge Segmente der ununterbrochenen Kettstrecke in der papierseitigen
Schicht einnehmen, die durch einen Schuss der papierseitigen Schicht
getrennt sind, und dass alle drei Elemente allein mit drei regelmäßig beabstandeten
Schüssen der
maschinenseitigen Schicht innerhalb der Länge der drei Kettstreckensegmente
der papierseitigen Schicht verkreuzen.
-
Diese
relativ einfache Bindung zeigt auch mehrere andere Merkmale dieser
Erfindung. Die Prüfung der
papierseitigen Schicht zeigt, dass die Dreifachsätze X, Y und Z der gleichen
Strecke folgen, wobei jeder entlang des Musters im Verhältnis zu
den anderen verschoben ist. Ferner ist ersichtlich, dass, auch wenn
der Abstand der Verkreuzungspunkte bei zwei Schüssen der maschinenseitigen
Schicht zwischen jedem davon konstant ist, die inneren Flottungslängen für jeden
von X, Y und Z an jeder Seite des Verkreuzungspunkts nicht gleich
sind.
-
Die
Prüfung
von Segment A zeigt, dass der Dreifachsatz Z die papierseitige Schicht
zwischen den Schüssen
7 und 9 verlässt,
eine innere Flottung über
den Schüssen
11, 14 und 17 der maschinenseitigen Schicht bildet. In Segment B
ist der Dreifachsatz Z mit der maschinenseitigen Schicht 20 verkreuzt
und bildet eine innere Flottung über
den Schüssen
23 und 26 der maschinenseitigen Schicht. In Segment C tritt der
Dreifachsatz Z zwischen den Schüssen
27 und 28 der papierseitigen Schicht wieder in die papierseitige
Schicht ein, durchwirkt mit den Schüssen 28, 30, 31, 33 und 34
der papierseitigen Schicht und dann verlässt Z die papierseitige Schicht
zwischen den Schüssen
34 und 36. Das gleiche Muster wird befolgt, wenn sich Dreifachsatz Z
mit dem Schuss 47 der Maschinenseite verkreuzt. Somit liegt eine
ungleiche innere Flottungslänge
im Dreifachsatz Z an jeder Seite der Schüsse 20 und 47 vor. Dies gilt
gleichermaßen
für den
Dreifachsatz X, wenn er sich mit den Schüssen 2 und 29 verkreuzt, und
für Dreifachsatz
Y, wenn er sich mit den Schüssen 11
und 38 verkreuzt. Auch wenn die Differenz der inneren Flottungslängen klein
ist, wie in 2 gezeigt wird, kann sie vermieden
werden und dennoch eine regelmäßige Beabstandung
für die
Verkreuzungspunkte beibehalten werden.
-
In 2 ist
die papierseitige Schicht wiederum eine 2 × 2-Bindung, mit einem Schuss
zwischen aufeinanderfolgenden Segmenten, und die maschinenseitige
Schicht ist mit dem gleichen 3 × 3-Muster
gewebt.
-
Die
drei Ketten X, Y und Z folgen im Wesentlichen der gleichen Strecke
in der papierseitigen Schicht, wie für 1 beschrieben
ist. Nacheinander tritt in Segment A der Dreifachsatz X zwischen
den Schüssen
9 und 10 der papierseitigen Schicht in die papierseitige Schicht
ein, wird mit den Schüssen
10, 12, 13, 15 und 16 verwirkt und verlässt die papierseitige Schicht
zwischen den Schüssen
16 und 18 der papierseitigen Schicht. Der Dreifachsatz Y folgt der
gleichen Strecke zwischen den Schüssen 18 und 27 der papierseitigen Schicht,
und der Dreifachsatz Z folgt der gleichen Strecke zwischen den Schüssen 27
und 36 der papierseitigen Schicht.
-
Auch
wenn in der maschinenseitigen Schicht die Verkreuzungspunkte regelmäßig beabstandet
sind, mit zwei Schüssen
der maschinenseitigen Schicht zwischen jedem derselben, sind die
Verkreuzungspunkte im Verhältnis
zur papierseitigen Schicht anders angeordnet, so dass die inneren
Flottungslängen
des Dreifachsatzes an jeder Seite des Verkreuzungspunkts im Wesentlichen
gleich sind. Die Strecke des Dreifachsatzes Z zeigt den Unterschied.
-
In
Segment A tritt der Dreifachsatz Z zwischen den Schüssen 7 und
9 der papierseitigen Schicht aus der papierseitigen Schicht aus,
bildet über
den Schüssen
8, 11 und 14 der maschinenseitigen Schicht eine innere Flottung,
verkreuzt sich mit dem Schuss 17 der maschinenseitigen Schicht.
In Segment B bildet der Dreifachsatz Z eine innere Flottung über den
Schüssen
2, 23 und 26 der maschinenseitigen Schicht und tritt zwischen den
Schüssen
27 und 28 der papierseitigen Schicht wieder in die papierseitige
Schicht ein. Somit ist ersichtlich, dass die inneren Flottungen
in der Strecke des Dreifachsatzes Z an jeder Seite ihrer Verkreuzungspunkte
mit den Schüssen
17 und 44 der Maschinenseite von gleicher Länge sind. Die anderen beiden
Dreifachsätze
folgen der gleichen Strecke, mit gleichen Flottungslängen an jeder
Seite der Schüsse
8 und 35 für den
Dreifachsatz Y und an jeder Seite der Schüsse 26 und 53 für den Dreifachsatz
X.
-
Diese
Umsetzung der Verkreuzungspunkte gibt ein Formiersieb mit einer
gleichmäßigeren
Anordnung der Entwässerungsöffnungen
und einer gleichmäßigeren
Größe der Entwässerungsöffnungen
an die Hand.
-
Eine
Prüfung
der maschinenseitigen Schichten der 1 und 2 zeigt,
dass die Verkreuzungspunkte jedes der Dreifachsätze X, Y und Z von der Verschleißebene der
maschinenseitigen Schicht des Siebs durch die Schussflottungen der
maschinenseitigen Schicht, die an der Maschinenseite des Siebs freiliegen, eingelassen
werden können,
wodurch möglicherweise
die Sieblebensdauer verlängert
wird. Wenn die freiliegende Schussflottungslänge in dem Webmuster der maschinenseitigen
Schicht kürzer
wird, sind die Verkreuzungspunkte weniger stark eingelassen. Verschleiß an diesen
Stellen kann so durch Wählen
eines Webmusters der maschinenseitigen Schicht, dass es lange freiliegende
Schussflottungslängen
zwischen Verkreuzungspunkten vorsieht, minimiert werden. Aus diesen
Diagrammen geht auch hervor, dass, auch wenn die drei Elemente jedes
Dreifachsatzes nacheinander die Segmente der ununterbrochenen Kettstrecke
in der papierseitigen Oberfläche
einnehmen, das Webmuster keine Lücken
aufweist, da sich das Muster weiter entlang des Siebs ohne Unterbrechungen
in Längs-
oder Querrichtung fortsetzt.
-
Es
ist auch möglich,
den für
die Verkreuzungspunkte vorgesehenen Schutz durch sorgfältige Auswahl der
für die
Ketten und Schüsse
jeweils verwendeten Garnmaterialien und der Bedingungen, unter denen
das Sieb thermofixiert wird, zu verbessern. Die Garnmaterialien
können
so gewählt
werden, dass die Kettendreifachsätze
verhältnismäßig steifer
als die Schüsse
der maschinenseitigen Schicht sind, so dass die Schüsse der
maschinenseitigen Schicht an den Verkreuzungspunkten stärker kräuseln müssen als
die Kettendreifachsätze.
Die Thermofixierungsbedingungen können so gewählt werden, dass zwei Ziele
erreicht werden:
- (a) die steiferen Ketten werden
unter ausreichend Zug gesetzt, um sie relativ gerade zu halten;
und
- (b) die Temperatur wird so gewählt, dass das Kräuseln der
Schüsse
im Verhältnis
zu den Ketten gefördert wird.
-
Typische
Garnkombinationen und die erforderlichen Thermofixierungsbedingungen
finden sich in Tabelle 3. Tabelle 3
| Kette | Schuss
der maschinenseitigen Schicht | Thermofixierungstemperatur | Thernofixierungszugspannung |
| PET | PET/TPU | Etwa
190°C | Etwa
805 kg/m |
| PEN | PET/TPU | Etwa
190°C | Etwa
805 kg/m |
-
Die
Abkürzungen
für die
thermoplastischen Materialien der thermoplastischen Garne sind die
in Tabelle 1 verwendeten.
-
Ein
weiterer durch die Verwendung von Kettgarnen relativ hohen Elastizitätsmoduls
vorgesehener Vorteil ist, dass es möglich ist, die Größe des Kettgarns
zu verringern. Bei der gleichen Garnfeinheit liefert dies ein Sieb
mit einer geringeren Kettfüllung
und höherer
Luftdurchlässigkeit.
-
Wie
bereits erläutert
wurde, muss die Bindungsstruktur der papierseitigen Schicht auf
die Bindungsstruktur der maschinenseitigen Schicht „passen". Dafür gibt es
mindestens drei Gründe.
-
Zunächst müssen die
Stellen, an denen jeder Dreifachsatz von Kettgarnen mit einem Schussgarn
der maschinenseitigen Schicht verkreuzt, mit der Durchwirkungsstelle
mit der papierseitigen Schicht eines der anderen Dreifachsätze zusammenfallen.
Die Bindungsstrukturen jeder Schicht müssen daher so sein, dass dies ohne
Hervorrufen übermäßiger Verformung
der Seitenfläche
der papierseitigen Schicht erfolgen kann.
-
Zweitens
sollten die Bindungsstrukturen der papierseitigen Schicht und der
maschinenseitigen Schicht so passen, dass die Stellen, an denen
jeder Dreifachsatz mit einem Schuss der maschinenseitigen Schicht verkreuzt,
so weit wie möglich
von den Enden der Segmente in dem Bindungsmuster der papierseitigen Schicht
entfernt sind, die von dem anderen Element des Dreifachsatzes eingenommen
wird. Dies verringert Dellenbildung und andere Oberflächenunebenheiten,
die durch das Herunterbringen des verkreuzenden Dreifachsatzes von
der papierseitigen Schicht in die maschinenseitige Schicht verursacht
werden.
-
Drittens
sollten die Stellen, an denen jeder Dreifachsatz mit einem Schussgarn
der maschinenseitigen Schicht verkreuzt, so weit wie möglich von
der Verschleißebene
der maschinenseitigen Schicht in die maschinenseitige Schicht eingelassen
werden, um die Lebensdauer des Siebs zu verlängern. Dies kann erreicht werden,
indem man die freigelegte Flottung der maschinenseitigen Schicht
zwischen zwei aufeinander folgenden Verkreuzungspunkten so lang
wie möglich
macht. Die Länge
einer Schussflottierung der maschinenseitigen Schicht nimmt mit
der Anzahl an Webfächern
zu, die zum Weben des Musters der maschinenseitigen Schicht verwendet
werden. Somit ist es allgemein bevorzugt, dass die maschinenseitige
Schicht der Siebe dieser Erfindung nach Mustern gewebt wird, die
mindestens 4 Webfächer
und bevorzugt mindestens 6 erfordern.
-
Experimentelle Versuche
-
Es
wurden vier Probesiebe wie folgt gewebt:
- – Probesieb
A wurde nach dem Muster von 1 gewebt;
und
- – Probesiebe
B, C und D wurden nach dem Muster von 2 gewebt.
-
Die
Einzelheiten dieser vier Siebproben werden in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4
| Siebeigenschaft | Probe
A | Probe
B | Probe
C | Probe
D |
| PS
Maschenweite, gewebt | 40,2 × 18,9 | 49,6 × 19,7 | 49,6 × 20,0 | 49,6 × 26,8 |
| MS
Maschenweite, gewebt | 40,2 × 11,0 | 49,6 × 9,8 | 49,6 × 10 | 49,6 × 13,4 |
| PS
Maschenweite, thermofixiert | 45 × 17,3 | 55 × 18,5 | 53,5 × 18,1 | 56,7 × 25,2 |
| MS
Maschenweite, thermofixiert | 45 × 8,7 | 55 × 9,3 | 53,5 × 9 | 56,7 × 12,6 |
| Kettendurchmesser | 0,25
mm | 0,20
mm | 0,20
mm | 0,20
mm |
| Kettenmaterial | PET | PEN | PEN | PEN |
| PS
Schussdurchmesser | 0,26
mm | 0,22
mm | 0,22
mm | 0,18
mm |
| PS
Schussmaterial | PET | PET | PET | PET |
| MS
Schussdurchmesser | 0,45
mm | 0,45
mm | 0,45
mm | 0,30
mm |
| MS
Schussmaterial | PET/TPU | PET/PA-6 | PET/PA-6 | PET |
| PS
Bindung | Leinenbindung |
| MS
Bindung | 1/8 Flottierung |
| Thermofixierungstemperatur | Etwa 200°C |
| Elastizitätsmodul
des Tuchs | 2590
kg/cm | 1744
kg/cm | 2068
kg/cm | 1846
kg/cm |
| Siebstärke | 0,019
mm | 0,017
mm | 0,0165
mm | 0,0146
mm |
| MS
Schusskräuselung | –0,0059 | 0 | 0 | –0,0044 |
| Kettfüllung, gewebt | 100% | 100% | 100% | 100% |
| Kettfüllung, thermofixiert | 110% | 110% | 110% | 110% |
| Faserunterstützungsindex
(Beran) | 84 | | | |
| Luftdurchlässigkeit | 7.890 | 10.300 | 8.210 | 8.690 |
-
Hinweise zu Tabelle 4.
-
- PS: papierseitige Schicht.
- MS: maschinenseitige Schicht.
- Maschenweite: Kette × Schuss
pro cm. PET, PEN, PA6 und PET/TPU: siehe Tabelle 1.
- PET/PA-6: abwechselnd Garne aus PET und PA-6.
- Luftdurchlässigkeit:
m3/m2/Stunde; gemessen
an dem thermofixierten Sieb mittels ASTM D 737-96 mit Hilfe einer
Hochdruckmaschine, erhältlich
von Frazier High Precision Instrument Co., Gaitherburg, MA, USA,
bei einer Druckdifferenz von 127 Pa durch das Sieb.
- Elastizitätsmodul
des Tuchs: Neigung einer Kraft-Dehnungs-Kurve bei einer Zugspannung
von 3,6 kg/cm bis 7,1 kg/cm in einer CRE-Zugspannungstestmaschine.
- Stärke:
Mittel aus mindestens 5 Dickenmessungen.
- MS Schusskräuselung:
der Betrag, um den die Erhebungen der Schussgarne der maschinenseitigen
Schicht über
(negativer Wert) oder unter (positiver Wert) der Ebene der Ketten
der maschinenseitigen Schicht liegen.
- Kettfüllung:
(Kettendurchmesser × Maschenweite × 100)%
- Faserunterstützungsindex:
ermittelt gemäß der Beziehung,
die in CPPA Datenblatt G-18 vorgesehen wird, bezeichnet den von
der Papierseitenoberfläche
der papierseitigen Schicht bereitgestellten Unterstützungsbetrag, der
zum Stützen
der Papierherstellungsfasern in dem darauf aufgebrachten Faserstoff
verfügbar
ist.
-
Eine
Prüfung
von Tabelle 4 zeigt, dass, auch wenn der Elastizitätsmodul
von Probe A signifikant höher war,
dieses Sieb aufgrund zumindest zum Teil der darin verwendeten Garnmaterialien
auch die größte Stärke hat.
Die Siebe der Proben A und D zeigen beide eine negative Kräuselung
des MS Schusses, was anzeigt, dass bei diesen Sieben aufgrund der
sich nach außen
wölbenden
langen Flottungen in dem Webmuster der maschinenseitigen Schicht
eine gute Verschleißlebensdauer
erwartet werden kann. Diese Verschleißlebensdauer wird auch durch
die Verwendung des PET/TPU-Materials in den Schussgarnen der maschinenseitigen Schicht
verbessert.
-
Die
Auswahl geeigneter Kett- und Schussgarndurchmesser zur Verwendung
in den Sieben dieser Erfindung hängt
von vielen Faktoren ab, darunter von der Qualität des Papiererzeugnisses, für dessen
Herstellung das Sieb verwendet wird, und beeinflusst die Luftdurchlässigkeit
des sich ergebenden Siebs. Die Auswahl geeigneter Garndurchmesser
erfolgt gemäß der geplanten
Endnutzung des Siebs.
-
Tabelle
4 zeigt, dass die Siebe dieser Erfindung gute Luftdurchlässigkeit
besitzen, von 10.300 bis hinunter zu 7.890 m3/m2/Std. bei den Probesieben, wofür in Tabelle
4 Daten genannt werden. Die Siebluftdurchlässigkeit kann durch geeignete
Wahl des Garndurchmessers und der Maschenweite der Papierseite und/oder Maschinenseite
weiter verringert werden. Durch Verringern der Siebluftdurchlässigkeit
fließt
Fluid langsamer durch die Siebschichten sowohl der Papier- als auch
der Maschinenseite ab, was zu verbesserter Formierung und verminderter
Wasserlinie führt.
Eine Laboranalyse von Handbögen,
die auf den in Tabelle 4 beschriebenen Siebproben erzeugt wurden,
bestätigt,
dass Wasserlinien verglichen mit anderen vorbekannten Sieben reduziert
werden und dass die Bögen
verbesserte Druckbarkeitseigenschaften bieten.