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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Papiermacherbänder, die
in Papierherstellungsmaschinen zum Herstellen starker, weicher,
absorbierender Papierprodukte nützlich
sind. Insbesondere betrifft diese Erfindung Bänder aus zwei Schichten.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Papierprodukte
werden für
eine Vielfalt von Zwecken verwendet. Papiertücher, Gesichtstissues, Toilettentissues
und dergleichen werden in modernen Industriegesellschaften immer
verwendet. Die große
Nachfrage nach solchen Papierprodukte hat eine Nachfrage nach verbesserten
Versionen der Produkte erzeugt.
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Im
Allgemeinen umfaßt
der Papierherstellungsprozeß mehrere
Schritte. Eine wässrige
Dispersion der Papier machenden Fasern wird in eine embryonische
Bahn auf einem foraminösen
Element, wie einem Fourdrinier-Sieb, oder eine Doppelsiebblatt-Papiermaschine
gebildet, wo eine anfängliche
Entwässerung
und Faser-Neuanordnung
auftritt.
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In
einem Durchluft-Trocknungsverfahren, nach der anfänglichen
Entwässerung,
wird die embryonische Bahn zu einem Durchluft-Trocknungsband transportiert,
das ein luftdurchlässiges
Ablenkelement aufweist. Das Ablenkelement kann ein gemustertes harzartiges
Rahmenwerk mit einer Mehrzahl von Ablenkkanälen umfassen, durch welche
Luft unter einem Differenzdruck hindurch strömen kann. Das harzartige Rahmenwerk
ist mit einer gewobenen Verstärkungsstruktur
verbunden und erstreckt sich von diesem nach außen. Die Papier machenden Fasern
in der embryonischen Bahn werden in die Ablenkanäle abgelenkt und Wasser wird
durch die Ablenkkanäle
hindurch abgeführt,
so daß eine
Zwischenbahn gebildet wird. Die Zwischenbahn wird dann an der abschließenden Trocknungsstufe
getrocknet, ähnlich der
oben beschriebenen herkömmlichen
Papierherstellung. An der abschließenden Trocknungsstufe kann
der Bereich der mit dem harzartigen Rahmenwerk ausgerichteten Bahn
einem Eindrückvorgang
ausgesetzt werden – um
eine multiregionale Struktur zu bilden.
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Mit
Durchluft getrocknete Papierbahnen werden hergestellt, wie dies
beschrieben ist im allgemein übertragenen
US Patent 4,514,345, veröffentlicht
für Johnson
et al. am 30. April 1985; US Patent 4,528,239, veröffentlicht
für Trokhan
am 09. Juli 1985; US Patent 4,529,480, veröffentlicht für Trokhan am
16. Juli 1985; US Patent 4,637,859, veröffentlicht für Trokhan
am 20. Januar 1987; US Patent 5,334,289, veröffentlicht für Trokhan
et al. am 02. August 1994. Die vorstehenden Patente sind hier durch Bezugnahme
mit aufgenommen und zwar für
den Zweck, bevorzugte Konstruktionen des gemusterten harzartigen
Rahmenwerks und der Verstärkungsstruktur
der mit Durchluft getrockneten Bänder
zu zeigen. Solche Bänder
wurden verwendet, um im Handel erfolgreiche Produkte herzustellen,
wie die Papiertücher
Bounty und das Toilettentissue Charmin Ultra, beide von dem gegenwärtigen Übertragenen hergestellt
und verkauft.
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Die
gewobene Verstärkungsstruktur
der mit Durchluft trocknenden Bänder
stabilisiert und verstärkt
das harzartige Rahmenwerk und verringert die Durchlässigkeit
des Papiermacherbandes. Deshalb muß die Verstärkungsstruktur einen geeigneten,
projizierten Öffnungsbereich
haben, damit die mit einem Vakuum entwässernde Maschinenanlage in
dem Papiermacherprozeß so
verwendet werden kann, daß sie
ihre Funktion der Wasserabführung
aus der Zwischenbahn gut durchführen
kann und dem aus der Bahn abgeführten
Wasser erlaubt, durch das Papiermacherband hindurch zu gelangen.
Deshalb sollte die Verstärkungsstruktur
für Fluide,
wie Luft und Wasser, höchst
durchlässig
sein.
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Gleichzeitig
dient die Verstärkungsstruktur auch
einer wichtigen Funktion der Unterstützung der Zellulosefasern,
so daß diese
nicht vollständig
voneinander separiert werden oder durch das Papiermacherband hindurch
geblasen werden als Ergebnis der Beaufschlagung mit einem Unterdruck.
Diese Phänomene
verursachen winzige Löcher
bzw. Nadellöcher
in der Papierbahn. Eine große
Anzahl von Nadellöchern
verringert die Qualität
der Papierbahn und kann die Wahrnehmung der Verbraucher in Bezug
auf die Papierprodukte negativ beeinflussen. Deshalb ist der Anteil
der Faserabstützung,
die durch die Verstärkungsstruktur
bereit gestellt wird, von primärer
Bedeutung.
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Im
Allgemeinen besteht zwischen der Luftdurchlässigkeit und der Faserabstützung eines
Papiermacherbandes eine Wechselbeziehung. Diese Wechselbeziehung
ist besonders empfindlich bei mit Durchluft trocknenden Bändern, welche
einen adäquaten Öffnungsbereich
zur Abführung
von Wasser aus der Bahn durch das Papiermacherband hindurch haben
müssen.
Eine Verbesserung in der Faserabstützung eines Bandes durch Reduzieren
seines projizierten Öffnungsbereichs
verringert die Luftdurchlässigkeit
des Bandes, umgekehrt, eine Verbesserung in der Luftdurchlässigkeit
des Bandes durch Erhöhen
seines projizierten Öffnungsbereichs
verringert die Faserabstützung
des Bandes.
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Um
die negativen Folgen dieser Wechselbeziehung zwischen der Luftdurchlässigkeit
und der Faserabstützung
eines Papiermacherbandes zu mildern, wiesen frühere mit Durchluft trocknende
Bänder
ein feinmaschiges Verstärkungselement
auf. Obwohl eine solche feine Masche eine akzeptable Faserabstützung lieferte,
war sie im Allgemeinen unpraktisch, weil sie nicht die notwendige
Nahtfestigkeit und den notwendigen Widerstand gegenüber hohen
Temperaturen, denen sie bei der Papierherstellung ausgesetzt war,
bereit stellte.
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Eine
neue Generation von mit Durchluft trocknenden Papiermacherbändern haben
diese Gesichtspunkte aufgegriffen. In diesen Bändern verbesserte eine doppellagige
Verstärkungsstruktur
die Nahtfestigkeit und die Haltbarkeit der Bänder signifikant. In einigen
doppellagigen Verstärkungsstrukturen
bindet ein Einzelfadensystem in Quermaschinenrichtung zwei Fadenlagen
in Maschinenrichtung zusammen, mit dem Ergebnis, daß vertikal
gestapelte Fäden
in Maschinenrichtung vorliegen.
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Die
Verwendung eines dreilagigen Bandes verbessert ferner eine Faserabstützung der
Verstärkungsstruktur.
Ein dreilagiges Band umfaßt
zwei vollständig
unabhängige
Gewebeschichten, eine obere Schicht und eine untere Schicht, deren
eigene Fäden in
Maschinenrichtung mit ihren eigenen Fäden in Quermaschinenrichtung
verwoben sind. Die zwei unabhängigen
Gewebeelemente sind mit Bindefäden zusammen
gebunden.
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Vorzugsweise
hat die Oberseite bzw. die bahnseitige Schicht des dreilagigen Bandes
eine feinere Masche als der Boden bzw. die maschinenseitige Schicht.
Die feinere Masche liefert eine bessere Faserabstützung und
minimiert die Menge an Nadellöchern.
Die Bodenschicht verwendet gröbere
Fäden,
um die Steifigkeit zu erhöhen
und die Nahtfestigkeit zu verbessern.
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In
einer dreilagigen Band können
die Bindefäden
spezifisch hinzu gefügt
werden, um die Funktion einer Anbindung der zwei unabhängigen Fäden aneinander
durchzuführen,
ohne in einer der Schichten als Teil ihrer inhärenten Struktur vorhanden zu sein.
Alternativ können
die Bindefäden
die integrierten Fäden
sein, welche die obere und/oder untere Schicht der Verstärkungsstruktur
bilden. In beiden Fällen
können
die Bindefäden
in entweder der Maschinenrichtung oder in der Quermaschinenrichtung orientiert
sein. Bindefäden
in Maschinenrichtung werden bevorzugt wegen der erhöhten Nahtfestigkeit, die
sie bereit stellen. Ein solches dreilagiges Band ist offenbart in
WO 95/33887. Die
US 4,945,952 beschreibt
einen zusammen gesetzten Papiermacherdraht mit einer oberen Papier
tragenden Schicht und einer unteren Textilschicht, welche durch
angefügte Bindefäden in der
Weise verbunden sind, daß die Bindefäden mit
der oberen und der unteren Schicht ein Zickzackmuster in der Betrachtungsebene
erzeugen.
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Das
europäische
Patent WO 91/14813, veröffentlicht
für Wright
am 03. Oktober 1991 und übertragen
auf Asten Group, Inc., beschreibt einen zweilagigen Formungsstoff
mit einer oberen Papier tragenden Schicht mit doppelt so viel Fäden in Quermaschinenrichtung
als die untere, maschinenseitige Schicht. Ein System von Fäden in Maschinenrichtung ist
in einem ausgewählten
Muster verwoben, derart, daß ein
Zickzack-Effekt auf der Unterseite des Stoffes erzeugt wird, um
eine verbesserte Drainage bereit zu stellen.
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Das
US Patent 5,454,405, veröffentlicht
für Hawes
am 03. Oktober 1995 und übertragen
auf Albany International Corp., beschreibt einen dreilagigen Papier
machenden Textilstoff mit einem System oberen Schußfäden und
einem System von unteren Schußfäden, die
mit Paaren aus einem ersten und einem zweiten Kettfaden verwoben
sind. Die zweiten Schußfäden haben
relativ wenig Kräuselung,
was den Streckwiderstand in dem Textilstoff erhöht.
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Obwohl
die Verwendung der doppellagigen und dreilagigen Verstärkungsstrukturen
hilft, die Wechselwirkung zwischen der Faserabstützung und der Luftdurchlässigkeit
des Bandes auszugleichen, kann die Verwendung von zwei- und dreilagigen Strukturen
an sich nicht diese innigen Verbindungscharakteristika entkoppeln.
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Demgemäß ist eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Papiermacherband zu
schaffen, welches die negativen Folgen der Wechselwirkung zwischen
der Luftdurchlässigkeit
und der Faserabstützung
des Bandes verringert. Es ist ein Zweck der vorliegenden Erfindung,
die verfügbare Luftdurchlässigkeit
des Bandes bei konstanter Faserabstützung zu erhöhen oder
die verfügbare
Faserabstützung
des Bandes bei konstanter Luftdurchlässigkeit zu erhöhen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Papiermacherband der vorliegenden Erfindung ist aus drei primären Elementen
zusammen gesetzt: eine Decklage mit miteinander verwobenen Decklagenfäden, eine
Bodenlage mit miteinander verwobenen Bodenlagenfäden und eine Mehrzahl von Verbindungsfäden. In
seiner bevorzugten Ausführungsform
ist das Papierma cherband ein flach gewobenes Endlosband, welches
eine bahnseitige Seite und eine maschinenseitige Seite, entgegen
gesetzt zur bahnseitigen Seite, aufweist.
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Das
Papiermacherband der vorliegenden Erfindung kann auch ein harzartiges
Rahmenwerk aufweisen, das mit dem Papiermacherband verbunden ist
und sich von der bahnseitigen Seite der Decklage nach außen erstreckt,
um eine bahnberührende Oberfläche des
Papiermacherbandes zu bilden.
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Die
Decklagenfäden
umfassen eine Mehrzahl von Decklagen-Trägerfäden, die in ein Gewebe mit
einer Mehrzahl von Bodenlagen-Querträgerfäden eingewebt sind. Die Bodenlagen-Trägerfäden verlaufen
im Wesentlichen senkrecht zu den Bodenlagen-Querträgerfäden. Die
Mehrzahl der Bodenlagen-Trägerfäden sind
in der Maschinenrichtung orientiert.
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Die
Decklage und die Bodenlagen sind in einer im Wesentlichen parallelen
und eine Grenzfläche bildenden
Beziehung durch eine Mehrzahl von Verbindungsfäden mit der gleichen Hauptrichtung
wie die Mehrzahl der Decklagen-Trägerfäden zusammen gebunden. Die
Verbindungsfäden
sind integrierte Verbindungsfäden.
Die integrierten Verbindungsfäden
sind in dem Gewebe der Decklage und/oder der Bodenlage vorhanden.
Die integrierten Verbindungsfäden
können
bodenintegrierte Verbindungsfäden oder
Decke/Boden-integrierte Verbindungsfäden sein. Die Verbindungsfäden verlaufen
in einem sich wiederholenden Muster über den Decklagen-Querträgerfäden und
unter den Bodenlagen-Querträgerfäden, derart,
daß jeder
der Mehrzahl von Verbindungsfäden
in räumlichen
Abständen über wenigstens
einen der Decklagen-Querträgerfäden und
unter wenigstens einem der Bodenlagen-Querträgerfäden verläuft.
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Wenn
die Verbindungsfäden über die
Decklagen-Querträgerfäden und
unter den Bodenlagen-Querträgerfäden verlaufen,
wechselt sich jeder der Verbindungsfäden bilateral um wenigstens
eine der Decklagen-Trägerfäden oder
wenigstens eine der Bodenlagen-Trägerfäden herum ab. Jeder der Verbindungsfäden wechselt
sich in der Richtung der Decklagen-Querträgerfäden ab. Als Ergebnis dieser bilateralen
Abwechslung bildet jeder der Verbindungsfäden eine ondulierende Linie,
die vollständig unterhalb
wenigstens einer der Decklagen-Trägerfäden verläuft oder vollständig über wenigstens
einer der Boden-Trägerfäden verläuft, um
welche sich die Verbindungsfäden
abwechseln, und zwar in räumlichen
Abständen
zwischen zwei benachbarten Maxima einer bilateralen Abwechslung
jedes der Verbindungsfäden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine bruchstückhafte
Draufsicht eines Bandes mit angehängten Verbindungsfäden und einem
Rahmenwerk und aus Gründen
der Klarheit teilweise abgeschnitten. Die Bodenlage ist aus Gründen der
Klarheit nicht gezeigt.
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1A ist eine Draufsicht eines
Bandes ähnlich 1, aber mit einer homogeneren
Verteilung der Maxima der bilateralen Abwechslung, als bei dem in 1 dargestellten Band.
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2 ist eine Ansicht im Vertikalschnitt
entlang einer Linie 2–2
in 1, welche ein Element
des Rahmenwerks und die angehängten
Verbindungsfäden
zeigt, die ondulierende Linien bilden, welche vollständig unterhalb
der Decklagen-Trägerfäden und der
Bodenlagen-Trägerfäden verlaufen.
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3 ist eine Ansicht im vertikalen
Schnitt entlang einer Linie 3–3
in 1.
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2–3 zeigen
das harzartige Rahmenwerk in Phantomlinien.
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4 ist eine Ansicht im Vertikalschnitt
eines Bandes, die die angehängten
Verbindungsfäden zeigt,
welche ondulierende Linien bilden, die vollständig unterhalb nur der Decklagen-Trägerfäden verlaufen.
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5 ist eine Ansicht im vertikalen
Schnitt eines Bandes mit weniger Bodenlagen-Trägerfäden als
Decklagen-Trägerfäden.
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6 ist eine Ansicht im Vertikalschnitt
des Bandes gemäß der beanspruchten
Erfindung, die die im Boden integrierten Verbindungsfäden zeigt.
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7 ist eine Ansicht im vertikalen
Schnitt senkrecht zu dem in 2 gezeigten
Schnitt, die die angehängten
Verbindungsfäden
zeigt, die ondulierende Linien bilden, welche vollständig unterhalb
der Decklagen-Trägerfäden und
der Bodenlagen-Trägerfäden verlaufen.
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8 ist eine Ansicht im Vertikalschnitt, ähnlich der
in 3 gezeigten Ansicht,
die im Boden integrierte Verbindungsfäden zeigt, welche vollständig unterhalb
des Decklagen-Trägerfadens
verlaufen und ein "eins über/sieben
unter" Wiederholungsmuster
der mit der Decklage verwobenen Verbindungsfäden bilden.
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9 ist eine Ansicht im Vertikalschnitt ähnlich der
in 8 gezeigten Ansicht
gezeigt, die eine weitere Ausführungsform
des im Boden integrierten Verbindungsfadens zeigt.
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10 ist eine Ansicht im Vertikalschnitt ähnlich der
in 8 gezeigten Ansicht
gezeigt, die eine weitere Ausführungsform
des im Boden integrierten Verbindungsfadens zeigt, der ein "eins über/fünf unter" Wiederholungsmuster
der mit der Decklage verwobenen Verbindungsfäden zeigt.
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11 ist eine Ansicht im vertikalen
Schnitt ähnlich
in 10 gezeigten Ansicht,
die noch eine weitere Ausführungsform
des im Boden integrierten Verbindungsfadens zeigt, der ein "eins über/drei
unter" Wiederholungsmuster
der mit der Decklage verwobenen Verbindungsfäden zeigt.
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12A ist eine schematische
Schnittansicht des Bandes mit den Deckel/Bodenintegrierten Verbindungsfäden.
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12B ist eine Ansicht ähnlich 12A, die eine weitere Ausführungsform
des Bandes mit den Deckel/Boden-integrierten Verbindungsfäden zeigt.
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Die
Ausführungsformen
gemäß 1 bis 5 und 7 fallen
nicht in den Schutzbereich der Ansprüche.
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13 ist eine Draufsicht des
Papiermacherbandes des Standes der Technik, das nicht abwechselnde
Verbindungsfäden
zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Mit
Bezug auf die 1–11 ist das Papiermacherband 10 vorzugsweise
ein flach gewobenes Endlosband, welches eine Bahn aus Zellulosefasern von
einem Formungssieb zu einer Trocknungsvorrichtung, typischerweise
einer erhitzten Trommel, wie einer Yankee-Trocknungstrommel (nicht
gezeigt), trägt.
Obwohl die bevorzugte Ausführungsform
des Papiermacherbandes 10 die Form eines Endlosbandes ist,
kann dieses in zahlreichen anderen Formen eingebaut sein, welche
z.B. feste Platten zur Verwendung bei der Handschöpfung oder
Drehtrommeln zur Verwendung mit anderen Typen von kontinuierlichen oder
chargenartigen Prozessen umfassen.
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Das
Papiermacherband 10 umfaßt drei primäre Elemente:
eine Decklage 12 aus verwobenen Decklagenfäden 100,
eine Bodenlage 20 aus verwobenen Bodenlagenfäden 200,
eine Mehrzahl von Verbindungsfäden 300.
Die Decklage 12 ist eine bahnseitige Schicht und die Bodenlage 20 ist
eine maschinenseitige Schicht des Bandes 10. Wie in größerem Detail
unten diskutiert werden wird, sind die Ausdrucke und numerischen
Bezugszeichen "Decklagenfäden 100", "Bodenlagenfäden 200", "Verbindungsfäden 300" generische
Ausdrücke
und numerische Bezugszei chen, welche verschiedene Typen von Decklagenfäden, Bodenlagenfäden bzw.
Verbindungsfäden
umfassen und bezeichnen.
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Nun
mit Bezug auf die 1–3 hat die Decklage 12 eine
bahnseitige Seite 14 und hat die Bodenlage 20 eine
maschinenseitige Seite 24. Das Band 10 kann ein
Rahmenwerk 40, umfassen, das mit dem Band 10 verbunden
ist und sich von der bahnseitigen Seite 14 der Decklage 12 nach
außen
erstreckt, um eine bahnberührende
Oberfläche 44 zu
bilden. Vorzugsweise ist das Rahmenwerk 40 aus einem lichtempfindlichen
Harz auf die Decklage 12 gegossen.
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Wenn
es aus einem lichtempfindlichen Harz hergestellt ist, dringt das
Rahmenwerk 40 in die Struktur des Bandes 10 ein
und wird in einem gewünschten
Muster durch Bestrahlen des flüssigen Harzes
mit einer aktinischen Strahlung durch eine binäre Maske mit opaken Abschnitten
und transparenten Abschnitten hindurch ausgehärtet. Eine Vielfalt von geeigneten
Harzen kann verwendet werden als Rahmenwerk 40. Das vorerwähnte US
Patent 4,529,480; US Patent 4,514,345; US Patent 4,528,349 und US
Patent 5,334,289 beschreiben das Rahmenwerk 40 in größerem Detail.
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Die
Decklagenfäden 100 des
Papiermacherbandes 10 umfassen eine Mehrzahl von Decklagenfäden 110,
die in einem Gewebe mit einer Mehrzahl von Decklagen-Querträgerfäden 120 verwoben
sind. Die Decklagen-Trägerfäden 110 verlaufen
im Wesentlichen senkrecht zu den Decklagen-Querträgerfäden 120. 1 zeigt bevorzugtes ein über/eins
unter quadratisches Gewebe der Decklagenfäden 100, es ist aber
zu erkennen, daß andere
Gewebe verwendet werden können.
Die Beispiele der geeigneten Webmuster umfassen, sind aber nicht
beschränkt darauf,
volles Twill, gebrochenes Twill, Halb-Twill und mehrfachige Satinstoffe.
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Wie
die Decklagenfäden 100 sind
die Bodenlagenfäden 200 zusammen
gesetzt aus einer Mehrzahl von Bodenlagen-Trägerfäden 210, die in einem Gewebe
mit einer Mehrzahl von Bodenlagen-Querträgerfäden 220 verwoben sind,
wobei die Bodenlagen-Trägerfäden 210 im
Wesentlichen senkrecht zu den Bodenlagen- Querträgerfäden 220 verlaufen. Vorzugsweise,
aber nicht notwendigerweise, hat die Bodenlage 20 eine
quadratische Webart, um die Nahtfestigkeit zu maximieren. Wie hier
verwendet wird, ist der Decklagenfaden 100 generisch und
in den Decklagen-Trägerfäden 110 und
den Decklagen-Querträgerfäden 120 enthalten.
Analog ist der Bodenlagenfaden 200 generisch und in den
Bodenlagen-Trägerfäden 210 und
den Bodenlagen-Querträgerfäden 220 enthalten.
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Die
Decklagen-Trägerfäden 110 und
die Bodenlagen-Trägerfäden 210 haben
ein Maschinenrichtung. Wie der Fachmann erkennen wird, bezieht sich der
Ausdruck "Maschinenrichtung" auf die Richtung, welche
parallel zu dem Hauptfluß der
Papierbahn durch die Papiermachervorrichtung verläuft. Die "Quermaschinenrichtung" ist senkrecht zu
der Maschinenrichtung und liegt innerhalb der Ebene des Bandes 10.
Die Maschinenrichtung der Trägerfäden 110, 210 wird
vorgezogen, um die Nahtfestigkeit des Bandes 10 zu maximieren.
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Wie
in den 2–11 gezeigt ist, sind die Decklage 12 und
die Bodenlage 20 in einer im Wesentlichen parallelen und
aneinander angrenzenden Beziehung durch eine Mehrzahl von Verbindungsfäden 300 zusammen
gebunden. Vorzugsweise sind die Decklage 12 und die Bodenlage 20 in
einer anstoßenden
Beziehung zusammen gebunden. Bedarfsweise, wie 2 zeigt, ist jeder Decklagen-Trägerfaden 110 in
einer vertikalen Ausrichtung mit einem Bodenlagen-Trägerfaden 210 über diesem
angeordnet; und wie 3 zeigt,
ist jeder Decklagen-Querträgerfaden 120 in
einer vertikalen Ausrichtung mit einem Bodenlagen-Querträgerfaden 220 über diesem
angeordnet. Obwohl die Ausführungsform
mit vertikaler Ausrichtung bevorzugt wird, ist diese nicht notwendig.
Zum Beispiel können
nur die Trägerfäden 110, 210 in
einer vertikalen Ausrichtung übereinander
angeordnet werden, während
die Querträgerfäden 120, 220 dies
nicht sind, oder umgekehrt. Auch können die Decklage und die Bodenlage 20 in
Bezug zueinander von der vertikalen Ausrichtung in der Richtung der
Trägerfäden 110, 210 oder
in Richtung der Querträgerfäden 120, 220 verschoben
sein. Die Decklage 12 kann die Decklagenfäden 100 aufweisen,
welche in engerem räumlichen
Abstand liegen als die Bodenlagenfäden 200 – um eine
ausreichende Faserabstützung
bereit zu stellen. 9 zeigt
die Ausführungsform,
in welcher jeder zweite Decklagen-Querträgerfaden 120 in einer
vertikalen Ausrichtung mit einem Bodenlagen-Querträgerfaden 220 angeordnet und überlagert
ist.
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Wie
in den 1 und 1A am besten zu sehen ist,
haben die Verbindungsfäden 300 die
gleiche allgemeine Richtung wie die Decklagen-Trägerfäden 110. Es sei angemerkt,
daß für die Zwecke
der Darstellung die Verbindungsfäden 300 in
den 1–11 und 13 schattiert wurden. Wie 1 zeigt, verlaufen die Verbindungsfäden 300 über einen
Teil der Decklagen-Querträgerfäden 120 in
einem sich wiederholenden Muster. Das sich wiederholende Muster
wird durch die Mehrzahl der Verbindungsfäden 300 gebildet,
wenn jeder Verbindungsfaden 300 in räumlichen Abständen über wenigstens
einen der Decklagen-Querträgerfäden 120 und
unter wenigstens einem der Bodenlagen-Querträgerfäden 220 verläuft. (Die
Bodenlagen-Querträgerfäden sind
in 1 aus Gründen der
Klarheit nicht gezeigt.) Im Hinblick auf die Decklage 12 umfaßt der räumliche
Abstand, der in den 1 und 1A gezeigt ist, acht Decklagen-Querträgerfäden 120.
Mit anderen Worten, soweit es den einzelnen Verbindungsfaden 300 betrifft, wird
das in den 1 und 1A gezeigte Wiederholungsmuster
durch jeweils einen individuellen Verbindungsfaden 300 gebildet,
der über
einen Decklagen-Querträgerfaden 120 verläuft, dann
unter sieben Decklagen-Querträgerfäden 120 verläuft, dann über einen
Decklagen-Querträgerfaden 120 verläuft, dann wieder
unter sieben Decklagen-Querträgerfäden 120 verläuft und
so weiter (das heißt,
ein einem "eins über/sieben
unter" Muster).
Wie in 3 am besten zu
sehen ist, verläuft
der Verbindungsfaden 300 unter sieben Decklagen-Querträgerfäden 120,
wobei der Verbindungsfaden 300 auch unter wenigstens einem der
Bodenlagen-Querträgerfäden 220 verläuft, wodurch
die Decklage 12 und die Bodenlage 20 miteinander
verbunden werden.
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Der
Fachmann des Standes der Technik wird erkennen, daß das "eins über/sieben
unter" Muster des
Gewebes der Verbindungsfäden 300 mit
der Decklagen 12 eine bevorzugte, aber nicht zwingende Ausführungsform
des Bandes 10 der vorliegen den Erfindung ist. Zum Beispiel
zeigt 10 ein "eins über/fünf unter" Muster und 11 zeigt ein "eins über/drei
unter" Muster des
Gewebes der Verbindungsfäden 300 mit
der Decklage 12. Die in den 1–12 gezeigten Beispiele sind
ausschließlich
für die
Zwecke der Darstellung gegeben und nicht zu Beschränkungszwecken.
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Wie
oben angemerkt wurde, liegt die bevorzugte Ausführungsform des Bandes 10 in
Form eines Endlosbandes vor. Deshalb sollte erkannt werden, wie
hier verwendet, daß die
Ausdrücke "über", "oberhalb", "unter", "unterhalb" relative Ausdrücke sind, deren
beschreibende Bedeutung mit den beschreibenden Bedeutungen der Ausdrücke "Decklage 12" und "Bodenlage 20" des Bandes 10 zusammen
paßt, wie
dies in den in den 2–11 dargestellten Schnittansichten
gezeigt ist und wie sie in ihrer normalen und gewöhnlichen
Position auf einer Papiermachermaschine verwendet werden.
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Zurück zu 1, wenn jeder Verbindungsfaden 300 über wenigstens
einen der Decklagen-Querträgerfäden 120 verläuft oder
gewoben ist, wechselt jeder Verbindungsfaden 300 bilateral
um wenigstens eine der Decklagen-Trägerfäden 110 herum. Wie 1 zeigt, wechselt jeder
Verbindungsfaden 300 bilateral um einen korrespondierenden
Decklagen-Trägerfaden 110 in
Richtung der Decklagen-Querträgerfäden 120 herum.
In der bevorzugten Ausführungsform
erreicht der Verbindungsfaden 300 an dem Punkt, wo der
Verbindungsfaden 300 über
den Decklagen-Querträgerfaden 120 verläuft, sein
Maximum der bilateralen Wechselfolge. Wie hier verwendet, bezieht
sich der Ausdruck "Maximum
der bilateralen Wechselfolge" auf
die größte Abweichung
des Verbindungsfadens 300 von der Längsachse des korrespondierenden
Trägerfadens 110,
gemessen in der Ebene des Bandes 10. Ein "korrespondierender" Trägerfaden
(oder einfach ein korrespondierender Faden) ist der Trägerfaden,
um welchen der Verbindungsfaden 300 in der Ebene des Bandes 10 seinen Verlauf
wechselt. Es sollte sorgfältig
angemerkt werden, daß der
korrespondierende Faden ein inhärentes
Element des Gewebes der Decklage 12, der Bodenlage 20 oder
von beiden – der
Decklage 12 und der Bodenlage 20 – sein kann.
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Als
Ergebnis der bilateralen Wechselfolge bildet jeder Verbindungsfaden 300 eine
ondulierende Linie, die vollständig
unterhalb des Decklagen-Trägerfadens 110 in
räumlichen
Abständen
zwischen zwei benachbarten Maxima der bilateralen Wechselfolge dieses
Verbindungsfadens 300 verläuft. Es sollte angemerkt werden,
daß, wenn
die Verbindungsfäden 300 über die
Decklagen-Querträgerfäden 120 verlaufen,
sich die Verbindungsfäden 300 vorzugsweise
nicht über
die Decklagen-Trägerfäden 110 erstrecken
und deshalb nicht den bevorzugten flach gewebten Charakter der bahnseitigen
Seite 14 des Bandes 10 stören.
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Die 1 und 1A zeigen zwei unterschiedliche Gesamtmuster
der Verteilung der Maxima der bilateralen Wechselfolge der Verbindungsfäden 300. 1 zeigt ein Gesamtmuster
mit konzentrierten Zonen der Maxima der bilateralen Wechselfolge
("diagonal" in Bezug zur Maschinenrichtung
in 1 verlaufend). 1A zeigt ein Gesamtmuster
mit den Maxima einer bilateralen Wechselfolge, welche geringer konzentriert
ist als das in 1 gezeigte
Muster. Das Gesamtmuster aus 1A wird
vorgezogen, weil dieses eine gleichmäßigere und homogenere Verteilung
eingeschlossener Flächen
bildet, die an und um den Punkten der Maxima der bilateralen Wechselfolge
der Verbindungsfäden 300 erzeugt werden.
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Das 1A gezeigte Gesamtmuster
ist für die
Zwecke der Darstellung und nicht für Begrenzungszwecke gezeigt
worden. Der Fachmann wird ohne Weiteres verstehen, daß weitere
Gesamt-Verteilungsmuster der Maxima einer bilateralen Wechselfolge
der Verbindungsfäden 300,
die eine gleichmäßige Verteilung
der Maxima der bilateralen Wechselfolge der Verbindungsfäden 300 in
dem Band 11 bereitstellen, verwendet werden können. Zum
Beispiel kann ein nicht gleichförmiges
Gesamtmuster (nicht gezeigt) verwendet werden, in welchen die Maxima
einer bilateralen Wechselfolge in einer sich nicht wiederholenden
oder sogar ungeordneten Weise verteilt sind.
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Vorzugsweise
befindet sich jeder Verbindungsfaden 300 in einem direkten
Kontakt mit seinem korrespondierenden Trägerfaden 110 an dem Punkt,
wo der Verbin dungsfaden 300 sein Maximum der bilateralen
Wechselfolge erreicht. Deshalb bringen die korrespondierenden Trägerfäden 110 die Verbindungsfäden 300 nicht
dazu, sich in einer vollständig
geraden Linie zu strecken und parallel zu den Trägerfäden 110 zwischen zwei
benachbarten Maxima der bilateralen Wechselfolge zu werden, selbst dann,
wenn die Verbindungsfäden 300 in
der Maschinenrichtung vorgestreckt werden. Das spezifische Gewebe
des Bandes 10 der vorliegenden Erfindung führt zu Verbindungsfäden 300,
die ondulierende Linien bilden. Deshalb gibt es kein Erfordernis
einer speziellen Vorbehandlung der Verbindungsfäden 300 (z.B. eine
chemische Behandlung oder eine Thermofixierung) zu Zwecken, die
Verbindungsfäden 300 zu ondulierenden
Linien zu formen.
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Obwohl
die Verbindungsfäden 300 vorzugsweise
niemals parallel zu ihren korrespondierenden Decklagen-Trägerfäden 110 zwischen
zwei benachbarten Maxima der bilateralen Wechselfolge verlaufen,
sollte sorgfältig
angemerkt werden, daß die
Verbindungsfäden 300 die
gleiche Hauptrichtung haben, wie die Decklagen-Trägerfäden 110,
wie dies oben angegeben wurde und in 1 gezeigt
wird. Wie hier verwendet, bezeichnet der Ausdruck "Hauptrichtung" eine Richtung der
Verbindungsfäden 300,
die über eine
Reihe von wenigstens vier aufeinander folgenden Maxima der bilateralen
Wechselfolge auftritt.
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Im
Hinblick auf die Bodenlage 20 zeigen die 3, 7, 8, 9, 10, 11 unterschiedliche Ausführungsformen
des Bandes 10. In den 3 und 7 sind die Verbindungsfäden 300 angehängte Verbindungsfäden 330.
In den 8–11 sind die Verbindungsfäden 300 integrierte
Verbindungsfäden 350.
Wie hier verwendet, wird der Verbindungsfaden 300 als "angehängter Verbindungsfaden" 330 angesehen,
wenn dieser nicht inhärent
in dem Gewebe ist, das für
entweder die Decklage 12 oder die Bodenlage 20 ausgewählt wird.
Das heißt,
die Decklage 12 und die Bodenlage 20 bestehen
aus unabhängigen
Strukturen von verwobenen Decklagenfäden 100 bzw. verwobenen
Bodenlagenfäden 200,
ungeachtet des Vorhandenseins der angehängten Verbindungsfäden 330. Die
angehängten
Verbindungsfäden 330 werden
nur für
die Zwecke des Verbindens der Decklage 12 und der Bodenlage 20 verwendet
und können
sogar das eigentliche Gewebe dieser Deck- und Bodenlagen 12, 20 zerstören. Vorzugsweise
sind die angehängten
Verbindungsfäden 330 in
ihrer Querschnittsfläche kleiner
als die Decklagenfäden 100 und
die Bodenlagenfäden 200.
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Wie
hier verwendet, wird der Verbindungsfaden 300 als ein "integrierter Verbindungsfaden" 350 angesehen,
wenn dieser ein mit dem Gewebe der Decklage 12, der Bodenlage 20 oder
sowohl der Decklage 12 als auch der Bodenlage 20 inhärentes Element
ist. Der integrierte Verbindungsfaden 350 ist ein "im Boden integrierter
Verbindungsfaden",
wenn dieser ein inhärentes
Element des Gewebes der Bodenlage 20 ist und nur gelegentlich über den
Decklagen-Querträgerfaden 120 verläuft. Der
integrierte Verbindungsfaden 300 ist ein "in der Decke integrierter
Verbindungsfaden",
wenn dieser ein inhärentes Element
des Gewebes der Decklage 12 ist und gelegentlich unter
dem Boden-Querträgerfaden 220 verläuft. Die 8, 9 zeigen zwei Ausführungsformen des Bandes 10 der
vorliegenden Erfindung mit den bevorzugten im Boden integrierten
Verbindungsfäden 350.
In den in den 8 und 9 gezeigten beiden Ausführungsformen
umfaßt
die Bodenlage 20 die im Boden integrierten Verbindungsfäden 350,
welche mit den Bodenlagen-Querträgerfäden 220 verwoben sind.
In den beiden in den 8 und 9 gezeigten Ausführungsformen
fungieren die im Boden integrierten Verbindungsfäden 350 auch als (und
sind tatsächlich
auch) die Bodenlagen-Trägerfäden 210.
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Der
Fachmann des Standes der Technik wird erkennen, daß eine Vielfalt
von möglichen
Mustern der Verbindungsfäden 300 verwendet
werden kann, die mit der Decklage 12 und der Bodenlage 20 des Bandes 10 verwoben
sind. Einige dieser Muster sind in den 3, 7, 8, 9 10, 11 gezeigt. Die 3, 7 zeigen das Band 10 mit den
angehängten
Verbindungsfäden 330,
während
die 8–11 das Band 10 mit den
integrierten Verbindungsfäden 350 zeigen. 3 zeigt die typische Ausführungsform
des Bandes 10 mit den angehängten Verbindungsfäden 330. In
dem in 3 gezeigten Band 10 ist
der angehängte
Verbindungsfaden 330 mit der Decklage 12 gemäß dem oben
beschrieben Muster "eins über/sieben
unter" verwoben.
Der angehängte
Verbindungsfaden 330 ist mit der Bodenlage 20 entsprechend
dem ähnlichen
Muster "sieben über/ eins
unter" verwoben. Der
Bodenlagen-Querträgerfaden 220,
unter welchem der angehängte
Verbindungsfaden 330 verläuft, während er unter sieben Decklagen-Querträgerfäden 120 entlang
geht, ist zwischen zwei benachbarten Decklagen-Querträgerfäden 120 angeordnet, über welche
der angehängte
Verbindungsfaden 330 verläuft. Wie 3 zeigt, ist der größte Teil der Länge des
angehängten
Verbindungsfaden 330 zwischen der Decklage 12 und
der Bodenlage 20 angeordnet.
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Weitere
Ausführungsformen
des Bandes 10 sind mit den verschiedenen Kombinationen
aus Decke/Boden-Lage in Bezug zu angehängten integrierten Verbindungsfäden und
Vertauschungen der vorstehenden Lehren machbar. Die beschriebenen Kombinationen
sind nicht dazu gedacht, die vorliegende Erfindung auf nur diejenigen
zu beschränken, die
oben beschrieben und gezeigt wurden.
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Zum
Beispiel zeigen die 12A und 12B schematisch zwei Ausführungsformen
des Bandes 10, in welchem der Verbindungsfaden 300 einen
Decke/Bodenintegrierten Verbindungsfaden 390 umfaßt. Wie
der Ausdruck wiedergibt, ist der DeckeBoden-integrierte Verbindungsfaden 390 ein
inhärentes Element
des Gewebes sowohl der Decklage 12 als auch der Bodenlage 20.
In diesem Fall umfassen die Mehrzahl der Decklagen-Trägerfäden 110 und
die Mehrzahl der Bodenlagen-Trägerfäden 210 eine Mehrzahl
der Decke/Boden-integrierten Verbindungsfäden 390. Die DeckeBoden-integrierten
Verbindungsfäden 390 sind
die Decke/Bodenintegrierten Verbindungsfäden 390 in Maschinenrichtung,
wie sie in den 12A und 12B gezeigt sind.
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Wie
die 12A und 12B zeigen, sind die Decklage 12 und
die Bodenlage 20 in einer im Wesentlichen parallelen und
aneinander grenzenden Beziehung durch die DeckeBoden-integrierten
Verbindungsfäden 390 in
Maschinenrichtung miteinander verbunden. Diese DeckeBoden-integrierten
Verbindungsfäden 390 in
Maschinenrichtung verlaufen über
einige der Decklagenfäden 120 in
Quermaschinen richtung und unter einigen der Bodenlagenfäden 220 in
Quermaschinenrichtung in einem sich wiederholenden Muster und in
räumlichen
Abständen,
derart, daß,
wenn jeder der Decke/Boden-integrierten Verbindungsfäden 390 in
Maschinenrichtung über wenigstens
einen Decklagenfäden 320 in
Quermaschinenrichtung und unter wenigstens einem der Bodenlagenfäden 220 in
Quermaschinenrichtung verläuft,
jeder der DeckeBoden-integrierten Verbindungsfäden 390 in Maschinenrichtung
bilateral in der Quermaschinenrichtung um wenigstens einen (korrespondierenden)
Decklagenfaden 110 in Maschinenrichtung und um wenigstens
einen (korrespondierenden) Bodenlagenfaden 210 in Maschinenrichtung wechselweise
verläuft.
(Die Fäden 110 und 120 sind in
den 12A und 12B aus Gründen der
Klarheit nicht gezeigt.) Als Ergebnis dieser bilateralen Wechselfolge
bildet jeder der DeckeBoden-integrierten Verbindungsfäden 390 in
Maschinenrichtung eine ondulierende Linie mit einer Hauptmaschinenrichtung
und verläuft
vollständig
unterhalb des korrespondierenden Decklagenfadens 110 in
Maschinenrichtung und vollständig über dem
korrespondierenden Bodenlagenfaden 210 in Maschinenrichtung
in räumlichen
Abständen
zwischen zwei benachbarten Maxima der bilateralen Wechselfolge jedes
der Decke/Boden-integrierten Verbindungsfäden 390 in Maschinenrichtung.
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Es
ist wichtig, insbesondere im Falle einer Durchlufttrocknung, daß das Band 10 einen
ausreichenden Luftstrom senkrecht zu der Ebene des Bandes 10 zuläßt. Vorzugsweise
ist die Luftdurchlässigkeit
des Bandes 10 (ohne ein darauf befindliches harzartiges
Rahmenwerk 40) größer als
152,4 m³/min
m² (500
Standardkubikfuß pro
Minute (dfm) pro Quadratfuß)
bei einer Druckdifferenz von 100 Pascal. Insbesondere hat das Band 10 (ohne
eine darauf befindliches harzartiges Rahmenwerk 40) die Luftdurchlässigkeit
von größer als
243,84 m³/min
m² (800
cfm) bei 100 Pascal.
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Obwohl
nicht durch Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, daß das Band 10 mit dem
bilateral abwechselnd verlaufenden Verbindungsfäden die erhöhte Luftdurchlässigkeit
im Vergleich zu dem ähnlichen
Band mit nicht abwechselnd verlaufenden Verbindungsfäden bereitstellt. 13 zeigt den Stand Technik
und zeigt das Band 700 mit nicht abwechselnd verlaufenden
Verbindungsfäden 800.
Wie 13 zeigt verringern
die nicht abwechselnd verlaufenden Fäden 800 des Standes
der Technik im Wesentlichen die projizierten Öffnungsbereiche des Bandes
zwischen den wechselweise rechtwinklig verwobenen Fäden 100, 200.
In dem Band 10 minimieren die Verbindungsfäden 300 aufgrund ihrer
bilateralen Wechselfolge die Reduktion des Öffnungsbereichs des Bandes 10 und
minimieren deshalb die Störung
des Luftstromes durch das Band 10 hindurch.
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Zwei
zweilagige Bänder – erstens
das Band 10 mit den abwechselnd verlaufenden Verbindungsfäden und
zweitens das Band 700 des Standes der Technik mit nicht
abwechselnd verlaufenden Verbindungsfäden – werden verglichen. Beide
Bänder 10 und 700 haben
die folgenden Eigenschaften:
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- der Durchmesser der Decklagen-Trägerfäden beträgt 0,15 mm, die Anzahl der
Decklagen-Trägerfäden beträgt 45 Fäden pro
Inch (2,54 cm), der Durchmesser der Decklagen-Querträgerfäden beträgt 0,15
mm, die Anzahl der Decklagen-Querträgerfäden beträgt 48 Fäden pro Inch (2,54 cm);
- der Durchmesser der Bodenlagen-Trägerfäden (im Boden integrierten
Verbindungsfäden)
beträgt
0,15 mm;
- die Anzahl der Bodenlagen-Trägerfäden (im
Boden integrierten Verbindungsfäden)
beträgt
45 Fäden
pro Inch (2,54 cm);
- der Durchmesser der Bodenlagen-Querträgerfäden beträgt 0,20 mm, die Anzahl der
Bodenlagen-Querträgerfäden beträgt 24 Fäden pro
Inch (2,54 cm).
-
Beide
Bänder 10 und 700 haben
das eins über/eins
unter inhärente
Gewebe der Decken- und Bodenlage und das "eins über/sieben unter" Gewebe der im Boden
integrierten Verbindungsfäden,
wie dies oben beschrieben wurde. Beide Bänder 10 und 700 haben
ein ähnliches
Gesamtmuster von Stellen, von welchen die Verbindungs fäden über die
Decklagen-Querträgerfäden verlaufen,
wie dies in den 1 bzw. 13 gezeigt ist (Im Falle
des Bandes 10 der vorliegenden Erfindung umfassen diese
Stellen Maxima einer bilateralen Wechselfolge der Verbindungsfäden).
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Vermutlich
wegen der Verwendung der identischen Fasern und der Gewebemuster
in beiden Bändern
haben beide Bänder
etwa die gleiche Faserabstützung.
Es wird angenommen, daß die
Verwendung der wechselweise verlaufenden Verbindungsfäden in dem
ersten Band 10 den projizieren Öffnungsbereich um wenigstens
etwa 1% im Vergleich zu dem projizierten Öffnungsbereich des zweiten
Bandes 700 mit nicht wechselweise verlaufenden Verbindungsfäden des
Standes der Technik erhöht.
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Gleichzeitig
liefert die Verwendung von wechselweise verlaufenden Verbindungsfäden 300 die
notwendige Faserabstützung.
Wie hier verwendet, wird die "Faserabstützung" und insbesondere ihre
physikalische Eigenschaft "Faser-Abstützindex" definiert in Robert
L. Beran, "The Evaluation
and Selection of Forming Fabrics",
Tappi/April 1979, Band 62, Nr. 4. Wie oben beschrieben wurde, besteht
eine Wechselbeziehung zwischen der Luftdurchlässigkeit und der Faserabstützung des
Papier machenden Bandes. Deshalb erhöht, falls die Bänder 10 und 700 neu
gewebt werden, um auf der Basis der gleichen Luftdurchlässigkeit
(oder des gleichen projizierten Öffnungsbereichs)
verglichen zu werden, die Verwendung der wechselweise verlaufenden
Fäden in dem
Band 10 den Faser-Abstützindex
um mehr als etwa 20% im Vergleich zu dem Band 700 des Standes
der Technik mit etwa dem gleichen projizierten Öffnungsbereich, aber mit nicht
wechselweise verlaufenden Verbindungsfäden.
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Die
Fäden 100, 200, 300 können eine
Varietät
von Querschnittsformen haben, einschließlich, aber nicht beschränkt darauf,
Kreise, Ovale, Rechtecke und andere Polygone. Zum Beispiel können die Decklagenfäden 100 und
die Bodenlagenfäden 200 Querschnittsflächen haben,
die als Kreise mit gleichem oder ungleichem Durchmesser geformt
sind, während
die Verbindungsfäden 300 flach
sein können.
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In
jedem Falle kann die Querschnittsfläche der Bodenfäden 200 größer sein
als die Querschnittsfläche
der Deckfäden 100.
Daraus folgt, daß die
Querschnittsfläche
der Decklagenfäden 100 größer sein
kann als die Querschnittsfläche
der Verbindungsfäden 300.
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Im
Allgemeinen können
die Fäden 100, 200, 300 des
Papiermacherbandes 10 aus einem breiten Spektrum von synthetischen
Harzen hergestellt werden. Wenn in einem mit Durchluft trocknenden
Band verwendet, ist das bevorzugte Material der Fäden 100, 200, 300 des
Bandes 10 ein Po1y(ethylenterephthalat).
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Obwohl
in den 1–12 nur Monofilamentfäden dargestellt
wurden, wird der Fachmann erkennen, daß die Fäden 100, 200, 300 Multifilamentfäden und
einfach gedrehte Monofilamentfäden
umfassen können.