EP1977037B1 - Papiermaschinensieb - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Papiermaschinensieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Die Entwässerung der Faserstoffsuspension durch Filtration ist innerhalb des Verfahrens der Papierherstellung ein wesentlicher Prozess. Als Faserstoffsuspension bezeichnet man ein Gemisch aus Holz- oder Zellstofffasern, Füllstoffen, chemischen Hilfsstoffen und überwiegend Wasser. Dieser Filtrationsprozess der oftmals auch Blattbildung genannt wird, erfolgt im Blattbildungsteil der Nasspartie der Papiermaschine.
• Um ein möglichst gleichmäßiges Papierblatt herstellen zu können, ist es erforderlich, die Wassermenge innerhalb der Faserstoffsuspension unmittelbar vor der Blattbildung auf etwa 99 % zu erhöhen. Während des Blattbildungsprozesses wird dieser Anteil durch Filtration auf ca. 80 % reduziert. Die Papierfasern sowie die Füll- und Hilfsstoffe bleiben als Faservlies auf dem Papiermaschinensieb zurück.
• Während früher die Entwässerung hauptsächlich durch ein Papiermaschinensieb auf Langsiebmaschinen erfolgte, kommen heute immer häufiger Doppelsiebmaschinen, vorzugsweise so genannte Gap- oder Spaltformer zum Einsatz. Letztere zeichnen sich dadurch aus, dass die Faserstoffsuspension in einen Spalt gespritzt wird, der durch zwei Papiermaschinensiebe gebildet ist. Die Entwässerung hierbei erfolgt zeitgleich durch beide Siebe, wodurch der Filtrationsprozess und damit auch die Produktionsgeschwindigkeit der Papiermaschine erheblich beschleunigt werden konnte. Heute existieren Papiermaschinen für den Hygienepapierbereich mit Geschwindigkeiten von mehr als 2.000 m/min.
• Diese extremen Bedingungen in der Papiermaschine erfordern speziell dafür ausgelegte Blattbildungssiebe, die eine hohe Faserunterstützung bei trotzdem noch hoher Stabilität und Offenheit bieten. Speziell für den Bereich der grafischen Papiere ist zusätzlich eine geringe Markierneigung des Gewebes, also eine hohe Gewebegleichmäßigkeit erforderlich.
• Ein Gewebe oder Papiermaschinensieb, das weitestgehend diesen Anforderungen gerecht wird, ist in der DE 100 30 650 C1 beschrieben.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das bekannte Papiermaschinensieb von seinen Funktionseigenschaften noch weiter zu verbessern. Eine dahingehende Aufgabe löst ein Papiermaschinensieb mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
• Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 die Längsfäden auf der Laufseite innerhalb des laufseitigen Bindungsrapportes jeweils zwei Querfäden der zweiten Art einbinden, ergibt sich eine verbesserte Aufteilung der Wechsel- oder Kreuzungsstellen für die Längsfäden, sodass Markierungen im herzustellenden Papier weitestgehend vermieden sind. Die dahingehende Einbindung für die genannten Querfäden mittels der Längsfäden geschieht, ohne dass diese zwischen den Paaren an eingebundenen Querfäden auf die Papierseite wechseln. Das beanspruchte Schussverhältnis des Fadensystems auf der Papierseite zu dem Fadensystem auf der Laufseite führt zu einer weitgehend in sich geschlossenen Unter- oder Laufseite mit dennoch guter Entwässerungsleistung und störende Betriebsgeräusche sowie Verschleiß durch einen verstärkten Abrieb der laufseitigen Querfäden ist dergestalt vermieden.
• Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es des Weiteren möglich, die Querfäden auf der Laufseite im Durchmesser zu verringern, sodass es nicht zur Bildung von so genannten Wasserschleppen kommen kann; eine Erscheinung die hervorgerufen wird, wenn das Sieb nach Verlassen der Blattbildungszone durch die Entwässerungselemente nicht oder nicht ausreichend entleert werden kann und das Restwasser an einer Umlenkwalze der Papiermaschine durch die entstehenden Fliehkräfte aus dem Gewebe geschleudert wird. Neben einer unangenehmen Nebelbildung kann es im Extremfall auch dazu kommen, dass die verschleppten Wassertropfen zurück auf die Papierbahn fallen und dort zur Löcherbildung führen, was dann zu unbrauchbaren Papierqualitäten führt. Das erfindungsgemäße Gewebe eignet sich insbesondere für sehr schnell laufende Papiermaschinen und für die Papierherstellung im grafischen Bereich, die sehr hohe Fertigungsqualitäten voraussetzt.
• Die Markierungsneigung des Obergewebes, also der Papierseite des Siebes, wird vorzugsweise dadurch weiter verringert, dass die Anzahl der Wechsel- oder Kreuzungsstellen für die Längsfäden bezogen auf die eingesetzte Anzahl an Oberschüssen in Form der Querfäden der ersten Art reduziert wird bzw. die Anzahl der Oberschüsse in Form der Querfäden der ersten Art zwischen einander benachbarten Kettwechselstellen erhöht wird. Ferner besteht die Möglichkeit zur Reduzierung der Markierungsneigung bei Ausführung des Gewebes die Lage der Kettwechselstellen zwischen zwei benachbarten Kettpaaren weiter voneinander zu entfernen.
• Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Papiermaschinensiebes ist vorgesehen, dessen Laufseite zu vergleichmäßigen, indem durch das veränderte Schussverhältnis eine größere Anzahl im Querschnitt geringfügig dünnerer laufseitiger Querfäden der zweiten Art innerhalb eines Rapportes eingebracht sind. Hierdurch lässt sich auch die Siebdicke verringern, was die Gefahr des nicht gewollten Wasserschleppens reduziert. Das beanspruchte Sieb erlaubt auch eine Erhöhung der Durchlässigkeit und mithin der Entwässerungsleistung bei einer vergleichbaren Schusszahl auf der Ober- oder der Papierseite des Siebes, bedingt durch die spezielle Anordnung der Einbindung der laufseitigen Schüsse in Form der Querfäden der zweiten Art.
• Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Papiermaschinensieblösung sind Gegenstand der sonstigen Unteransprüche.
• Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Lösung anhand eines Ausführungsbeispieles nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller Darstellung die

Fig. 1

den Verlauf zweier Kettfäden einer Sieblösung im Stand der Tech- nik nach der DE 100 30 650 C1 ;

Fig. 2

eine der Fig. 1 entsprechende Kettverlaufdarstellung für die erfin- dungsgemäße Lösung über einen Rapport;

Fig. 3

den Verlauf der Kettfäden für einen kompletten Rapport der erfin- dungsgemäßen Bindung;

Fig. 4

einen kompletten Bindungsrapport für die Papierseite, wobei die laufseitigen Schüsse zur Verbesserung der Übersichtlichkeit wegge- lassen sind und

Fig. 5

einen kompletten Bindungsrapport der Laufseite mit Blick von oben entsprechend der Schnittdarstellung A-A in Fig. 2.

• Zunächst soll anhand der Figuren 1 und 2 die Unterschiede zwischen der bekannten Ausführungsform nach der Fig. 1 zu der erfindungsgemäßen Ausführung nach der Fig. 2 anhand des Verlaufes vergleichbarer Kettfäden verdeutlicht werden. Vorausgeschickt wird an dieser Stelle ferner, dass bei der nachfolgenden Beschreibung Kettfäden auch mit machine direction-Fäden (MD-Fäden) bezeichnet werden sowie mit der Angabe Längsfaden oder mit der Bezeichnung Unter- und Oberketten. Die Schussfäden wiederum können gleichgesetzt werden mit der Angabe cross machine direction-Fäden (CMD-Fäden), mit der Angabe Querfäden oder mit der Angabe Unter- und Oberschüsse. Um einen Vergleich herstellen zu können, wurden beide Zeichnungen nach den Figuren 1 und 2 mit der gleichen Anzahl von 24 papierseitigen Schüssen bzw. CMD-Fäden 1 bis 24 ausgeführt. Dabei sind folgende maßgeblichen Unterschiede erkennbar:
• Der Abstand der Kettwechselstellen steigt von ursprünglich acht Oberschüssen bei der erfindungsgemäßen Lösung auf zwölf. Dadurch treten bei gleicher Fadenzahl auf der Papierseite die störenden Wechselstellen seltener auf.
• Die Anzahl Unterschüsse hat sich bei der erfindungsgemäßen Lösung erhöht. Bei gleicher Materialfülldichte auf der Laufseite können kleinere Durchmesser verwendet werden, wodurch die Dicke sinkt.
• Die Abstände zwischen den Unterschüssen werden kleiner, wobei die Summe der Abstände gleich bleibt (gleiche Materialfülldichte). Die Gleichmäßigkeit der Unterseite erhöht sich insoweit bei der erfindungsgemäßen Bindung.
• Zwischen zwei Kettwechselstellen bindet die sich im Untergewebe befindliche Kette mit zwei Unterschüssen. In Verbindung mit einer zweiten Unterkette wird die Untergewebebindung bei der erfindungsgemäßen Lösung derart realisiert, dass eine hohe Offenheit erreicht ist, d. h. das erfindungsgemäße Sieb verfügt über eine verbesserte Entwässerungsleistung.
• Dies vorausgeschickt wird in der Fig. 3 ein kompletter Bindungsrapport der erfindungsgemäßen Ausführung in Form von Kettverläufen bzw. Verläufen der MD-Fäden gezeigt. Die Schnitte der Figuren 3a bis 3h liegen entlang eines jeden Kettfadenpaares in Fig. 4 beginnend von links nebeneinander. Fig. 3a entspricht im Übrigen der Darstellung nach der Fig. 2.
• Aus den dahingehenden Figuren ergibt sich bereits die spezielle Art der Untergewebeeinbindung. Betrachtet man die Unterkette 41, so bindet diese unterhalb der Unterschüsse 25 und 28. Mit den gleichen Unterschüssen bindet auch die als vierter Längsfaden im Gewebe liegende Kette 44. Durch die gemeinsame nicht weit entfernte Einbindung auf dem gleichen Schuss nähern sich beide Ketten in diesem Bereich aneinander an und befinden sich somit unterhalb der jeweils zum Paar gehörenden, sich im Obergewebe befindenden Ketten 42 bzw. 43.
• In Fig. 4 wird die Papierseite des erfindungsgemäßen Gewebes gezeigt. Der einfacheren Darstellung wegen wurden in der Fig. 4 die Unterschüsse nicht gezeigt. Das Obergewebe besteht wie bei der Lösung im Stand der Technik nach der Fig. 1 aus einer Leinwandbindung, die abwechselnd von zwei Kettfäden (Längsfäden 41 bis 56) gebildet wird. Im Gegensatz zur bekannten Lösung nach der Fig. 1 befinden sich aber zwischen den Wechselstellen unter den Schüssen 2, 5, 8, 11, 14, 17, 20 und 23 immer zwei Oberschüsse 1, 3, 4, 6, 7, 9, 10 usw., unter denen nie ein Wechsel stattfindet.
• Die Fig. 5 zeigt des Weiteren das Untergewebe in der Ansicht von oben, also ein Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2. Hier sieht man die spezielle Ausführung der Unterschusseinbindungen, die so ausgeführt ist, dass die zwei äußeren Kettfäden zweier Kettpaare gemeinsam zwei Unterschüsse einbinden und dazwischen wiederum zwei Schüsse nicht eingebunden sind. Dadurch erreicht man, dass die im Untergewebe befindlichen Kettfäden unter die sich im Obergewebe befindenden Kettfäden gezogen werden und somit offene Bereiche für eine gute Entwässerungsleistung entstehen. Die Kettfäden 41 und 42 bilden insoweit ein Längsfadenpaar zur Erstellung der Papierseite (vgl. Fig. 3a). Wenn der Kettfaden 41 auf der Laufseite bindet, befindet sich der Kettfaden 42 auf der darüber liegenden Papierseite und umgekehrt. Das benachbarte Paar an Kettfäden 43 und 44 (vgl. Fig. 3b) erfüllt dieselbe Aufgabe, aber in Blickrichtung gesehen rechts daneben. Dabei ist der Kettfaden 41 immer links vom Kettfaden 42 angeordnet und der Kettfaden 43 immer links vom Kettfaden 44. Die äußeren Kettfäden innerhalb dieser beiden Paare sind dann also die Fäden 41 und 44.
• Genau diese beiden Kettfäden binden dann aber gemeinsam die Unterschüsse 25 und 28 als Querfäden der zweiten Art bezogen auf die Laufseite ein und verlaufen also insoweit unterhalb dieser laufseitigen Schüsse (vgl. Figuren 3a, b und Fig. 5). Durch die Verkröpfung der Unterschüsse werden die beiden Ketten in das Zentrum der Einbindung gezogen, das sich unterhalb der beiden inneren Kettfäden 42 und 43 befindet. Damit sind die Ketten 41 und 44 faktisch von der Oberseite aus nicht mehr zu sehen und es eröffnet sich links und rechts der oben verlaufenden Ketten 42 und 43 der offene Bereich.

Claims (5)

1. Papiermaschinensieb mit einer Papier- und einer Laufseite bestehend aus

   - einer ersten Art Querfäden (1 bis 24) der Papierseite und

   - einer zweiten Art Querfäden (25 bis 40) der Laufseite,

   - die mit mindestens einer Art Längsfäden (41 bis 56) verwoben sind,

   - wobei immer zwei benachbarte Längsfäden ein Längsfadenpaar (41, 42; 43, 44; 45, 46; 47, 48; 49, 50; 51, 52; 53, 54; 55, 56) ausbilden, die im Wechsel auf der Papierseite eine Leinwandbindung bilden,

   - wobei jedes Längsfadenpaar (41, 42; ...) innerhalb eines laufseitigen Bindungsrapportes mindestens jeweils eine Kreuzungsstelle der ersten und eine Kreuzungsstelle der zweiten Art ausbildet, so dass die Längsfäden des jeweiligen Längsfadenpaares (41, 42; ...) innerhalb des laufseitigen Bindungsrapportes unter Ausbildung von mindestens zwei unterschiedlichen Kreuzungsstellen auf die Laufseite wechseln, und

   - wobei innerhalb des laufseitigen Bindungsrapportes jeder oder ein Teil der zweiten Art Querfäden (25 bis 40) von mindestens zwei Längsfäden (41 bis 56) eingebunden ist,

   dadurch gekennzeichnet, dass die Längsfäden (41 bis 56) auf der Laufseite innerhalb des laufseitigen Bindungsrapportes jeweils zwei Querfäden der zweiten Art (25, 28; 31, 34; 35, 38; 29, 32; 26, 39; 33, 36; 27, 30; 37, 40; 31, 34) einbinden.
2. Papiermaschinensieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass immer zwei äußere Längsfäden (41, 44) innerhalb zweier benachbarter Längsfadenpaare (41, 42; 43, 44) gemeinsam die Einbindung für einen Teil (25, 28) der zweiten Art Querfäden (25 bis 40) vornehmen.
3. Papiermaschinensieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei in Querrichtung des Siebes gesehen benachbarten Kreuzungsstellen mindestens drei Längsfäden (41 bis 56) auf der Papierseite angeordnet sind.
4. Papiermaschinensieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Kreuzungsstellen zweier benachbarter Längsfadenpaare (41, 42; 43, 44) in Längsrichtung des Siebes gesehen mindestens zwei Querfäden der ersten Art (1 bis 24) auf der Papierseite angeordnet sind, unter denen kein Wechsel stattfindet.
5. Papiermaschinensieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte Kreuzungsstellen eines Längsfadenpaares (41, 42; ...) auf der Papierseite um zwölf Querfäden der ersten Art (1 bis 24) versetzt angeordnet sind.

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