DE7032461U - Entwaesserungselement. - Google Patents

Description

26.8.70 H 95

Thomas Josef Heimbach GaU-H & Co. S16 Düren

Entwässerungselenent Die Erfindung betrifft ein £ntwässerungsel<"vwnx aus

porösen, flächigen Träger, das wenigstens teilweise mit einer

Auflage von Stapelfasern versehen ist.

Es ist hierbei in erster Linie an Siebe und Filze bzw. Siebfilze für Maschinen zur Hers^fcXlvng von Papier, Pappen, Zellstoff und ähnlichen Material gedacht, jedoch ist der Ausdruck "Entwässerungselenent" allgemein zu verstehen und soll beispielsweise auch Filtertücher für die Asbestindnstrie umfassen.

Es sind bereits Entwässerungseleaente dieser Art« beispielsweise NaBfilze, bekannt, bei denen auf ein siebfhnliohes Grundgewebe eine Vliesauflage aufgenadelt ist« Solehe Nadialfilze zeichnen sich durch hohe Verschleißfestigkeit, Stabilität und EntwäKserungsleistung aus, letztere wird dadurch bewirkt, daft bein Nadeln die Fasern des Vlieses au· der horizontalen in eine vertikale Lage gebracht werden und die dabei entstehenden kleinen Kapillaren die Aufnahme bzw· den Durohflu£ des ausgepressten Wassers begünstigen.

Di» Erfindung löst die Aufgabe, die Durchlässigkeit solcher Entwässerungseleaente weiter zu erhöhen und ihre Hoaogenitlt

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zu verbessern, ohne die anderen guten Eigenschaften der . bekannten Produkte zu beeinträchtigen.

j Das erfindungsgemäße Entwässerungeelement ist dadurch

gekennzeiohnex, da» die Stapel*«*·*« durch elektrostatische Befleckung auf den Träger aufgebracht sind.

Beist elektrostatischen Beflocken, einer in neuerer Zeit bekanntgewordenen Technik zur Oberflächenausrüstung von flächigen Werkstoffen mit kurz geiichnittenen Textilfasern,

V "Flocken" wird der Träger mit einem Kleber bestrichen und

läuft dann auf einem geerdeten Blech unter einem Behälter mit Siebboden durch, in welchem «ich die Flocken befinden. Das Sieb ist an dem positiven Pol eines hochgespannten elektrischen Kondensatorfeldee aufgeladen, während das Blech als negative Elektrode dient. Beim Passieren des Siebes werden die Flocken aufgsladsn und sit der ihnen dadurch verliehenen Energie auf die negative Elektrode zubewegt. Während ihres Fluges richten sioh die einzelnen Flocken entlang der Feldlinien aus und schießen auf diese Weise senkrecht in die Klebschieht ein. Die Fasern, die nicht oder zu wenig haftend im Kleber eingebettet sind, fliegen zur positiven Elektrode

( zurück, da sie umgeladen sind. Zur Technik der elektrostati

schen Beflockung wird auf Ullmanns Encyklop&die der technischen Chemie, 17.Band, S.276 und die dort angegebene Literatur verwiesen.

Durch die bevorzugt senkrechte Verankerung der Flocken auf dem Träger wird erreicht, daß bevorzugt eine senkrechte Ableitung des zu filtrierenden Mediums durch das Element stattfindet. Dadurch wird die Entwäseerungsleistung derart gesteigert, daß man als Träger auch dichtere und deshalb bisher weniger bevorzugte Materialien verwenden kann. Ist der Träger ein Gewebe, so wird mit anderen Worten bei gleichem Grundgewebe eine bessere Entwässerungswirkung erzielt, oder

bei gleicher Entwässerungwirkung ist ein weniger grobmaschiges Grundgewebe verwendbar·

Ein weiterer Vorzug der erfindungsgemäßen Zntwässerungs- «lemente gegenüber herkömmlichen Mafifilzen ist, daß bei der Herstellung praktisch kein Faserverlust eintritt, weil die nicht gebundenen Flocken von neuem verwendet werden können· Auch ist die Herstellung endloser Entwässerungselemente durch elektrostatische Beflockung ohne weiteres möglich, d.h. endlose oder endlos genachte Trägerbahnen können beflockt werden, ohne daß in de» Flockenauftrag eine Obergangszone swisohen Anfang und Ende der Beflockung festzustellen wäre.

Ein anderer wesentlicher Vorzug der erfindungsgemäßen Entwässerungselemente ist ihre Formstabilität, die insbesondere bei Verwendung von Geweben als Träger zur Geltung kommt. Durch die besagte Anordnung der Flocken normal zur Trägeroberfläche wird eine Versteifung des Grundgewebes zusätzlich zu der durch den Kleberauftrag bewirkten erzielt. Als Träger eignen sich deshalb auch leichtere Gewebe. Bei Einsatz der erfindungsgemä&en Entwässerungselemente als Papiermaschinenfilze ergeben sich überraschend gute Laufeigenschaften, und die erfindungsgemä&en Entwässerungselemente zeigen eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Faltenbildung und eine hohe Stand» festigkeit in der Maschine· Auch verschmutzen sie weniger schnell als vergleichbare Nadelfilze.

Die hervorragenden Laufeigenschaften der srfindungsgemäßen EntwässeruKgselemente sind nicht zuletzt durch ihre überraschend hohe Gleichmäßigkeit zu erklären. Während die Dickenmessung bei einem Nadelfilz, durch dia Herstellungsart bedingt, nämlich durch das zickzackförmige Auflegen des aufzunadelnden Vlieses, erhebliche periodische Schwankungen in der Größenordnung von 20 - 30 % zeigt, lässt ein erfindungs-

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Entwässerungselement trots erheblich dünnerer Auflage weder Obergänge noch Verzüge erkennen, und die Diekeßg^wim« kungen betragen nur einen Bruchteil derjenigen von Nadelfilzen. Eine möglichst hohe Gleichmäßigkeit umlaufender Entwässerungselemente ist insbesondere bein Durchgang durch die Pressenpartie der rapi«*wä5whiä»v ss^süsseivt g, 4* daduz*eh nicht nur deren Betriebsverlusten, sondern auch die Qualität des Produktes verbessert wird«

Die erfindungsgemäßen Entwässerungselemente besitzen eine sehr viel, d.h. etwa 2-3 mal höhere Luftdurchlässigkeit als Nadelfilze· In Verbindung mit der oben erwähnten Stabi« lität des Trägers eröffnet diese Eigenschaft die Möglichkeit, offene und gleichwohl feste Entwässerungselemente herzustellen.

Die Abriebfestigkeit ist nach den praktischen Erfahrungen» die mit den erfindungsgemäfcen Entwässerungselementen gesammelt wurden» bei gseigsstsr Wahl ve« Träger. Kleber und BeflockungstechnikjSehr gut·

Verwendet man als Träger für die Entwässerungselemente Gewebe» so kann man diese in ähnlicher Weise konstruieren wie bei den Nadelfilzen. Bevorzugt werden moiufile oder multifile Polyester- und Polyamidfäden| Polyester wird wegen seiner geringen Dehnung als Längsfaden und Polyamid wegen seiner guten Widerstandsfälligkeit gegen mechanischen Abrieb als Querfaden eingesetzt· Die Fadeneinstellung wird sweckmäßigerweise so gewählt» daß bei einer möglichst groften Offenheit die erforderliche Stabilität gewährleistet bleibt. Je nach dem Verwendungszweck kann das Grvndgewebe ein- oder zweilagig» endloe oder offen gewebt K.wden. Durch die Ummantelung des Sran£gQ!weber mit dem Kleber werden diese £» einen monofilartigen Zustand übergeführt» was nicht zuletzt ihre Hydrolysenbeständigkeit erhöht, die bei Verwendung in

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der Trockenpartie «pn besonderer Wichtigkeit ist«

Da eine Abscherung der auf geflockten Fasern in erster Linie an den Stellen eintritt, die aus der Filzoberfläche herausragen, wird man sich gewöhnlich bemühen Zähl und Stärke dieser Erhöhungen mogliehst gering zu halten. Hierzu bietet sich insbesondere die Dreiköperbindung an, die auch weniger markiert als die einfache Leinwand- oder Tuchbiadung, w«s In vielen Fällen von Vorteil ist. Auch zweikettige Grundgewebe mit paarweise zusammenliegender Kette, von denen jeweils eine über und die andere unter dem Schuß läuft, können verwendet werden· Diese haben eine besonders geschlossene und glatte Oberfläche; ihr Nachteil der geringeren Durchlässigkeit wird durch die erfindungsgemäße Befleckung zumindest avisgeglichen· Auch dreikettige, also noch engere Haschen und ei-ne noch glattere und geschlossenere Oberfläche aufweisende Gewebe sind brauchbar·

Um unerwünschte Markierungen im Papier weiter zu vermindern, ist es ferner möglich, die Oberfläche des Grund£*webes abzuschleifen oder bei Verwendung thermoplastische»» Kunststoffe Fäden in der Wärme glattzuwalzen un4 so die hochstehenden Kettenbiegungen zu beseitigen. Die hohe Harkierfreiheit und Verschleißfestigkeit der erfindungsgemäßen Entwäiserungselemente ist darauf zurückzuführen, daß die aufgeflockten Fasern, die vorzugsweise aus widerstandsfähigen Kunststoffen bestehen, als eine Art Polster wirken und das Abdrücken des Grundgewebes verhindern«

Außer ihrer größeren Abriebfestigkeit und Markierfreiheit zeichnen sich erfindungsgemäße Entwässerungselememte «ms Geweben mit Köperbindung auch durch eine besonders gute LaufStabilität und Unempfindlichkeit aus.

Bei der Beflockung von Doppelgeweben setzen sich die Stapelfasern im wesentlichen nur auf der Außenlag* &b, ss um* mxn

ein Entwässerungelement «rhält, das auch bei weitmaschigen Geweben eine dichte Oberfläche hat, während das Seweb selbst frei bleibt.

Als Träger läßt sich anstelle eines Grundgewebes auch ein Faservlies (non-woven) beflocken, desgleichen siebähnliche perforierte Folien, insbesondere aus Kunststoff. Es ist auch möglich, einen geeigneten Träger, z.B. eine Kunststoff-Folie oder ein Grundgewebe, zunächst durch Kaschieren mit einer porösen Schaumstoffschicht zu versehen und dann deren freie Oberseite zu beflocken, so daß man ein Entwässerungeelement mit Zonen verschiedener Kompressibilität erhält.

Man kann ferner auch anstatt oder zusätzlich zu einer nachträglichen Beflockung eines fertigen Grundgewebes zur Herstellung von Trägern ein bereits beflecktes Garn verwenden. Die Entwässerungsleistung ist nach experimentellen Feststellungen dann ebenfalls deutlich höher als bei Nadelfilzen, weil durch den statistisch hohen Anteil günstig gelegener Kapillaren die Drainage von Flüssigkeit durch das Filterelement begünstigt ist. Bein Zusammendrücken der Fäden während des Webens werden die seitlioh mehr oder weniger waagerecht stehenden Flockfasern des beflockten Garnes nach oben und unten gedrückt, so daß eine bevorzugte Orientierung normal zur Bahnoberfläche resultiert·

Das bei:lockte Garn (oder beflockte Monofilament) kann in Kette und/oder Schuß eingesetzt werden. In beiden Fällen ergibt sich ein voluminöses Gewebe mit gleichwohl festem Zusammenhalt, das sich bei Verwendung auf der Papiermaschine durch hohe Markierfreiheit auszeichnet, was einerseits durch den FiLzcharakter des Entwässerungselementes und andererseits durch die große Gleichmäßigkeit und Bauschigkeit der beflockten Fäden bedingt ist.

Zur Beflockung können Polyamidfasern, Polyesterfasern und andere synthetische Fasern verwendet werden, jedoch ist die Bef 1 jckungstechnik nicht auf die Verwen^:.· _tg vor, Kunstfasern oder von Textilfaser^ überhaupt beschränkt» sondern es k auci Metall-, Asbest- oder andere anorganische Fasern als Floc¹^ en dienen. Asbestfasern kommen nicht nur wis Metallfasern dann in Betracht, wenn hohe thermische Widerstandsfähigkeit verlangt wird, sondern sie können auch zur Steigerung der Adsorptionsfähigkeit der Entwässerungselemente für bestimmte Bestandteile des zu filtrierenden Mediums, insbesondere Säure- und Eisenionen in Wasser, vorgesehen werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Entwässerungselemente mit Flocken unterschiedlicher Länge versehen. Hierzu wird mit einem ersten Flockstrahl auf den Kleber eine längere Flocke aufgebracht,und dann wird unter einem zweiten Flockstrahl eine kürzere Faser zwischen die senkrecht stehenden längeren Fasern geschossen. Durch die zweite Beflockung, auf die noch wenigstens eine dritte folgen kann, und die in kontinuierlichem Arbeiten gleich hinter dem ersten Flockstrahl erfolgt, erhält man ein dichtes "Unterhaar" aus feinen kürzeren Flocken, die dem Flor eine bessere Standfähigkeit erteilen, während die längeren Fasern als Schutz über die kürzeren hinausragen. Beispielsweise können kurze Stapelfasern aus Asbest wegen deren guten thermischen und chemischen Eigenschaften und lange Stapelfasern aus Polyamid wegen deren Festigkeit verwendet werden.

Man kann ferner die Oberfläche der Beflockung in an sich bekannter Weise einer weiteren Behandlung unterziehen, bei der der"Strich" aufgehoben wird, der durch den Transport dee Grundmaterial unter dem Flockstrahler entsteht; bei zwei- oder mehrstufiger Beflockung mit Fasern unterschiedlicher Länge können die längen Fasern auch in Strich gelegt und in dieser Lage fixiert werden, z.B. durch eine beheizte Trommel,

>. die überstehenden Faserenden in eine Richtung schlägt in der Wärme fixiert.

Vorzugsweise haben die Flockfaeern eine Schnittlänge von 1 - 10 mm und eine Dicke zwischen 2 und 40, vorzugsweise 3 und 30 Denier, jedoch ist die Faserlänge insbesondere nach oben nicht kritisch begrenzt· So läßt sich mit 14 mm langen Fasern ein Rauheffekt erzielen, wie er sonst nur unter mechanischer Beschädigung der Filzoberfläche mit Rauhkarden erreichbar ist. Ebenso ist die Dicke der Floekfaeern entsprechend den angestrebten Wirkungen auszuwählen; eine grobe Flocke zeigt ein größeres Wiederauf rechtvermögen, so daß ein damit hergestellter Preßfilz sich leicht und schnell erholt. Auch die Beflockungsdichte ist innerhalb eines weiten Bereiches variierbar und richtet eich nach den geforderten Eigenschaften des fertigen Produktes.

An die Beflockungskleber werden hohe Anforderungen gestellt, weil gerade von Entwässerungselementen, insbesondere Papiermaschinenfilzen, sehr gute Naßreibechtheit sowie Wasch- und Chemikalienbeständigkeit erwartet wird. Bewährt haben sich insbesondere die vernetzbaren oder selbstvernetzenden Acrylester als Klebstoffgrundlage, vor allem für Klebstoffdispersionen. Zur Auswahl der Beflockungskleber kann auf Reinhard, Dispersionen synthetischer Kochpolymerer, Teil 2, S. lOSff (Berlin 1969) verwiesen werden.

Die Kleber werden möglichst gleichmäßig auf das Trägermaterial aufgetragen, insbesondere aufgespritzt und nach der Beflockung in situ ausgehärtet, wobei der Klebstoffauftrag auch mit der chemischen Zweckbehandlung der Entwässerungselemente verbunden werden kann, um eiue genügende Steifigkeit und Abriebfestigkeit zu erzielen. Die Vernetzungsreaktion läßt sich mit Katalysatoren und/oder durch Anwendung von Wärme beschleunigen.

Man kann auch ohne Beflockungskleber arbeiten« wenn das Trägern* terial thermoplastisch ist und z.B« durch Bestreichen mit einer Flamme oder durch Strahlur.gshitze oberflächlich erweicht und klebrig gemacht werden kann· Die Aufhellung soll in diesem *all möglichst schnell erfolgen» um die Kleb· zone auf die äußere Oberfläche des Substrates zu beschränken, wo eine Verankerung der Flocken erreicht werden soll· Um dies zu erleichtern, kann auch eine ausreichende Kühlung der Bahnunterseite vorgenommen werden.

Die Erfindung ist im nachstehenden anhand Cci> Zeichnung

in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert und dargestellt·

Die Figur zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Entwässerungselement nach dem

Für die Pressenpartie einer Papiermaschine wurde ein endloser Siebfilz hergestellt» indem ein einlagigeβ Rundgewebe aus multifilen Polyesterfäden mit einem Gewicht von 420 g/m

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elektrostatisch mit etwa 150 g/m Polyamid-Stapelfasern von 3 Denier Stärke und 1 mm Länge beflockt wurde.

Als Beflockungskleber wurde eine aelbstveru^tzenct· copolymere Acrylat-Dispersion des Handels unter Zusatz eines sauren Katalyeators benutzt· Vor der Auftragung des Klebers wurde die Oberfläche des Grundgewebee durch Kalandrieren in der Wärme geglättet. Bei der Untersuchung des so erhaltenen Papiermaschinen-Siebfilzes ergaben sieh die folgenden Ps?üfwerte:

Dicke 1,93 nun; 100 g/cm² Luftdurchlässigkeit 800 l/mini 100 cm², 20 mm WS

ο Quadratmetergewicht 746 g/m

Reißfestigkeit längs 98 kp quer 56 kp Bruchdehnung längs 19,8 % quar 60,5 % Dickenschwankungen unter 5 % Markierung sehr gering; Scheuerfestigkeit gut.

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Der Siebfilz zeigte bei mehrwöchigem praktischen Betrieb auf einer Versuchspapiermaschine hervorragende Laufeigen-•chaften und guts AbrisbfssiigJceit. Er ISSt sich nicht nur in der Pressenpartie» sondern überall dort einsetzen, wo es auf hohe Durchlässigkeit und feine Oberfläche ankommt. Er erweitert also den Anwendungsbereich der bekannten Siebfilze sowohl in Richtung des Siebes als auch des Filzes.

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Claims (1)

1. - ii

   . n&pruch

   Entwässerungselement aus einem porösen, flächigen Träger,

   das wenigstens teilweise mit einer Auflage von Stapelfasern versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelfasern durch elektrostatische Beflockung auf den Träger aufgebracht sind.