NO141660B - Vireduk for papirfremstilling - Google Patents

Abstract

Vireduk for papirfremstilling.

Description

Denne oppfinnelse angår vevede vireduker for papirfremstilling, særlig for bruk på Fourdrinier-maskiner.

Ved fremstilling av papir på en Fourdrinier-maskin

blir en papirmasse ført ut på et stort, bevegelig belte i form av en vevet duk (vire) med åpne masker. Vann avsiles fra massen gjennom duken hvorved massefibrene formes til en begynnende papirhane, hvilken bane deretter overføres fra Fourdrinier-viren til papirfremstillingsanordningens tørkeseksjon.

Fourdrinier-duker blir vevet i mange forskjellige vevemønstre og danner et stort utvalg av materialer. I mange år har dukene blitt vevet av metalltråd, idet bløte messingtråder danner de bølgede vefttråder, mens bronsetråder danner varptrå-

dene som i knutepunktene er vendt mot slitesiden, som går mot sugekasser og valser, og utsettes for den vesentlige slitasje.

Andre metaller innbefattende syrefast stål, er blitt anvendt, og

både enkelttråder og flertrådsparter og hule tråder er blitt"vevet til Fourdrinier-duker. Vevemønstrene eller bindingene har bestått av rette bindinger, semi-kyper-bindinger, samt et antall fire-skafts (four shed) bindinger. I de senere år er syntetiske materialer innført på området, og til tider har slike blitt blan-

det med metalltråder. Metalltråder som er belagt med syntetisk materiale, har også blitt brukt.

Syntetiske tråder kan velges fra en rekke materia-

ler. Tidligere har nylon blitt brukt på grunn av materialets gode egenskaper overfor slitasje, men i den senere tid har en gått over til polyestere som er tilnærmet ikke-vannabsorberende og stort sett inaktive overfor papirmasser. Både mono- og multi-filament syntetiske tråder er blitt brukt. Et problem med syntetiske materialer er at de ikke tar endelig eller permanent form slik som metalltråder når de bølges -i veveprosessen, og en rekke behandlingsteknikker er blitt utviklet for dimensjonelt å stabili-

sere den syntetiske duk etter veving.

En Fourdrinier-duk må tilfredstille en rekke krav for å kunne anvendes ved papirfremstilling. Den må oppvise en jevn overflate på oversiden eller papirformingssiden på tross av den åpne maskenatur, slik at den resulterende papirhane ikke på-føres trådmerker fra duken. Den må ha riktig vannavsilingshas-tighet og gjenholde de fine massefibre på overflaten, slik at de ikke tapes med avsilingsvannet. Den må virke som et papirbane-formende medium hvor papirfibrene blir sammehfiltret i tilstrekkelig grad på tvers av maskinretningen. Undersiden eller slitasje-siden skal ikke lage spor i sugekasser, maskinvalser eller "foils". En slik duk må også ha tilstrekkelig strekkstyrke til å kunne trekkes rundt over maskinvalsen med høy hastighet, og den må være dimensjonelt stabil, uten overdreven strekking. Videre må duken ligge glatt og uten folder eller vridninger i noen av dens over-flatepartier. Duken må veves på en slik måte at tilfredsstillende sømmer med tilstrekkelig levetid og styrke kan utformes for skjøting av dukendene, slik at det dannes et endeløst belte.

Et spesielt formål er å tilveiebringe en duk med lang levetid, ettersom den tapte driftstid forbundet med utskifting av duker på en Fourdrinier-maskin er meget kostbar. Metallduker hadde levetider som kunne måles i dager, mens syntetiske materialer derimot har vart i uker og måneder. Det har derfor fore-gått en overgang i industrien fra metall til syntetiske materialer.. Den utvidede levetid skyldes forbedret slitasjemotstand og mindre slitasje ved bevegelsen over sugekassene, maskinvalsene og "foil"-ene. Også den kjemiske upåvirkbarhet samt motstanden mot korrosjon har vært montert som begunstiger de syntetiske materialer.

For å møte de ovennevnte forskjellige krav, må hver duk også være tilpasset og utformet for den spesielle papirmaskin på hvilken den skal brukes. Bindinger, mønstre og materialer som med fordel har vært anvendt i én installasjon, behøver således ikke nødvendigvis være tilfredsstillende ved en annen anvendelse. Dukmaskenes finhet må også tas i betraktning. Noen bindinger har en grovhet på mindre enn 10 varptråder pr. tomme (25,4 mm), mens. andre bindinger har flere hundre varpttråder pr.,tomme. Vanlig-vis er antall vefttråder pr. tomme noe mindre, men det foreligger betydelige unntak fra denne generalisering.

Det er vanlig at alle varptråder har én diameter og alle vefttråder en annen diameter. Ved innføring av vefttråder med vekslende diameter kan slitasjeflaten gjøres mer ujevn enn i vevinger med ens veftdiameter. Det kan synes som en anomali å snakke om en dukoverflate, når duken består av åpne masker hvor vevtrådene krysser hverandre i knutepunkter, og idet trå- .

dene følger en 'tilnærmet sinusformet bane som ikke utgjør noe plan i det hele tatt. Betegnelsen overflate vil likevel bli anvendt i det følgende for å angi den generelle kontur når duken be-traktes fra den ene eller andre side, og når punktene langs en tråd sies å ligge på et "nivå" i duken, menes ved et nivå eller en høyde innenfor dukens maksimale tykkelse målt fra trådenes ytterste knutepunktoverflater som utgjør dukens ytterste plan.

Ifølge US patent nr. 3 139 119 består duken uteluk-

kende av metalltråder og disse er vevet i et tre-skafts mønster. Intet er nevnt om vefttråder med forskjellig diameter for dannelse

av komplekse ujevnheter på dukens sliteside. '

Figur 1 i norsk patent nr. 60 801 viser en rettbinding

og figur 6 viser en semi-kyper idet begge innbefatter bølgede 'tråder i én retning. I likhet med US patent nr. 3 139 119 oppviser ikke dette patent vefttråder med vekslende diameter.

Det er ikke i og for seg nytt å anvende vefttråder med forskjellig diameter. I US patent nr. 3 216 893 er dette brukt,

men her veksler metallvefbtråder med plastvefttråder i en vanlig veving, dvs. i en over, en under, og plastvefttrådene har større diameter i den hensikt at alle varptoppene i knutepunktene med plastveften skal ligge i samme plan som varptoppene over metall-veftene. Formålet der er å oppnå et monoplan på hver dukside,

som utelukkende består av varpknuter. Dette er et helt annet formål enn formålet ved foreliggende oppfinnelse.

I US patent nr. 3 52 3 867 er forsterkningstråder med mindre diameter lagt i et ikke-vevet forhold langs varptrådene i kantskjæringsområdet og i US patent nr. 1 616 222 har en Fourdrinier-duk varp- og vefttråder som er større enn normalt med intervaller langs duken for å endre avsilingskarakteristikken for utvikling av vannmerker i det resulterende papir. Ingen av disse utføringer tilsvarer foreliggende oppfinnelse.

I hovedsaken tar oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe

en Fourdrinier-duk som er forholdsvis ujevn på sliteflaten i den hensikt å oppnå bedre slitasjeegenskaper og levetid.

Ifølge oppfinnelsen tilveiebringes en vireduk for papirfremstilling omfattende sammenvevede tråder som løper parallelt med og på tvers av maskinretningen, hvilke tråder er sammenvevet i et fire-skafts vevmønster hvor de tverrløpende tråder er av helt syntetisk materiale og maskinretningstrådene enten er av et helt syntetisk materiale eller er av metall eller er belagt med metall, karakterisert ved at de tverrløpende toråder har ulik diameter idet enkelte tråder har større diameter enn de andre mellomliggende tråder, idet den minste forskjell i diameter mellom de tverrløpende tråder er i det minste 10 % av diameteren til de tverrløpende tråder med den minste diameter, og at maskinretningstrådenes knutetopper på dukens sliteside samt knutetoppene til de tverrløpende tråder med den minste diameter på dukens sliteside er nedsenket i den imaginære overflate som utgjøres av knutetoppene til de tverrløpende tråder med den største diameter.

Ved vireduken ifølge foreliggende oppfinnelse domi-nerer vefttrådenes knutetopper på slitesiden, idet særlig vefttrådene med størst diameter oppviser knutetopper på slitesiden som danner dukens ytterstliggende overflate. Knutene eller buk-lene til vefttrådene med mindre diameter er forsenket i duken, og i den foretrukne utføringsform er varp- eller maskinretningstrådene ytterligere nedsenket.

Det særegne vevmønster ifølge foreliggende oppfin-nelse gir en vireduk med lenger levetid, samtidig som andre egenskaper som er nødvendige for en vellykket vireduk opprettholdes.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor: Fig. 1 er et perspektivriss av en foretrukket utfø-ringsform av en Fourdrinier-duk fremstilt i samsvar med oppfinnelsen, Fig 2 er et riss i større målestokk av slitesiden til et parti av duken vist i fig. 1,

Fig. 3 er et snitt langs planet 3-3 i fig. 2., og

Fig. 4 er et snitt langs planet 4-4 i fig. 2.

Fig. i viser en Fourdrinier-duk 1 tildannet ved sammenføyning av motsatte ender av en.vevet lengde av duken langs en søm 2. Den ferdige Fourdrinier-duk kan ha en bredde opp til 9 m eller mer, og lengden langs duksløyfen kan være opp til 55 m. Dimensjonene er avhengige av den spesielle papirmaskin for hvilken duken er vevet, og de her angitte dimensjoner er bare ment som en illustrasjon. Oversiden av dukens 1 øvre halvdel, vist i fig. 1, er papirformingssiden på hvilken en fibersuspensjon påføres ved den ene ende. Innersiden av duken 1 er slitesiden,

og denne løper over sugekasser og rundt maskinvalser, og i mer moderne maskiner over ribber (foils) istedenfor de registerval-ser som tidligere ble brukt. Duken 1 beveges med betydelig hastighet, og vann avsiles gjennom den, slik at fibrene danner en begynnende bane. Ved å styre avsilingen og riste duken på tvers av maskinretningen, blir fibrene orientert i tilfeldige retninger, idet et vesentlig antall innrettes i maskinens tverretning, hvorved utformes den ønskede bane som til slutt vil ha god styrke i alle retninger. 'Ved skjønnsom plassering av valser, ribber og sugekasser kan vannavsilingshastigheten styres for å lette denne dannelse av en papirhane.

Fig. 2 viser et parti av sliteoverflaten til duken

1 i forstørret målestokk, idet varptrådene eller maskinretningstrådene 3 løper fra øverst til nederst på figuren. Når duken 1 formes til en lukket sløyfe, som vist i fig. 1, vil varptrådene 3 strekke seg rundt sløyfen, altså i maskinretningen, dvs. i den retning i hvilken duken 1 beveges over valsene og andre deler av Fourdrinier-maskinen.

Vefttrådene eller maskin-tverretningstrådene vist i fig. 2, veksler i diameter mellom en forholdsvis stor vefttråd 4 og en mindre vefttråd 5. Varptrådene 3 har på den annen side ensartet diameter over hele duken 1. Varptrådene 3 og vefttrådene 4, 5 er vevet i en fire-skaft-veving med et 1-2-3-4-mønster. For enhver gruppe av fire suksessive varptråder 3 vil således

den første løpe under visse valgte vefttråder, den andre vil løpe under den neste påfølgende veft, den tredje vil løpe under den neste påfølge veft, og den fjerde vil løpe under den neste på-følgende veft. Dette mønster gir en kyper-lignende virkning. Fire-skaft-vevingen utføres også i et satin-mønster hvor varptrådene veksler i sekvensen 1-3-2-4, og i en fui-1 kyperveving hvor hver varpttråd løper over to og deretter under to vefttråder, idet suksessive varptråder blir forsatt (staggered) av en enkelt vefttråd.

På fig. 3 er vist et snitt langs en varptråd 3 som løper over to store tråder 4 og en liten vefttråd 5, og deretter under en enkelt liten vefttråd 5 i et gjentatt mønster. Fig. 4 viser et snitt langs en tilstøtende varptråd 3 som løper over et par små vefttråder 5 og en enkelt vefttråd 4, og deretter under en stor vefttråd 4 i et gjentatt mønster. Både i fig. 3 og 4 er dukens 1 papirformingsside på toppen og slitesiden på bunnen.

For den spesielle veving fra hvilken fig. 2-4

er tatt, var maskeantallet 79 varpttråder pr. tomme og 56 vefttråder pr. tomme. Varpdiameteren var 0,20 mm, som er en typisk varpdiameter for en vanlig duk med dette maskeantall. Vefttrådene^ med stor diameter hadde en diameter på 0,25 mm, og vefttrådene 5 med liten diameter hadde en diameter på 0,20 mm. Disse vefttråddiametere kan sammenlignes med 0,22 mm som vil være typisk for dette spesielle maskeantall på 79 varptråder pr. tomme og 56 vefttråder pr. tomme. Diameteren til vefttrådene med stor diameter er øket utover den normale diameter omtrent" i samme grad som diameteren til de mindre vefttråder ligger under en normal verdi. Det åpne areal til den beskrevne utføringsform tilsvarer således arealet til vanlige duker méd samme maskeantall. Prøver på motstanden mot vannavsiling tyder på at dukene ifølge oppfinnelsen har samme totale avsilingshastighet som vanlige duker med samme maskeantall, og den nye innføring av vekslende veftdiameter kan således innarbeides i Fourdrinier-duker uten vesentlige endrin-ger i andre vevparametre.

Varptrådene 3 og vefttrådene 4 og 5 i duken ifølge fig. 1 - 4 er fortrinnsvis av polyestermateriale. Som angitt ovenfor, kan også andre syntetiske materialer brukes,og nylon, akryl og kopolymer er eksempler på dette. Også metalltråder, be-lagte metalltråder og kombinasjoner av disse forskjellige materialer kan brukes i forbindelse med oppfinnelsen såfremt dukover-flatens ujevne karakteristikk frembringes.

Fig. 3 og 4 er skjematiske, idet visse fysikalske deformasjoner av trådene opptrer under de høye vevespenninger, særlig i nærheten av bølge- eller knutedannelsene, og disse dan-nelser er ikke vist. Figurene angir imidlertid at punkter langs en vefttråd 4 med stor diameter ligger på et annet nivå enn tilsvarende punkter langs en vefttråd 5 med liten diameter. Videre ligger varpknutene på under- eller slitesiden, som løper under en liten vefttråd 5 i et annet nivå enn varpknutene 7, som løper under en stor vefttråd 4. Målinger har vist at på slitesiden i duken 1, danner enkelte av knutene til de store vefttråder 4 de laveste punkter på sliteoverflaten. De utgjør således en imagi-nær ytre overflate og avgrenser duktykkelsen. Videre innover i den imaginære overflate eller oppover i fig. 3 og 4,, utgjøres

den neste trådoverflate av en del av knutene til vefttrådene 5

med mindre diameter. Den neste høyere trådoverflate nedsenket i duken 1, er varpknutene 7 som løper under de store vefttråder 4. Og ytterligere nedsenket i duken 1, er varpknuter 6 som lø-

per under vefttrådene 5 med liten diameter. De relative nivåer i duken kan være forskjellige fra resultatene ved de foregående målinger, men som følge av de vekslende vefttråddiametere blir sliteoverflaten til duken 1, slik den avgrenses av de individu-

elle trådnivåer i duken, forholdsvis uensartet eller ujevn.

En vesentlig del av slitasjen vil opptas av vefttrådene 4 med stor diameter som oppviser lange knutepartier på sli-tasjesiden. En mindre slitasje vil opptas av vefttrådene 5 med liten diameter ettersom disse er nedsenket og dessuten oppviser et mindre overflateareal. Varptrådene 3 vil oppta slitasjen på

et senere trinn i dukens levetid. Den vesentlige overføring av slitasjen til enkelte av vefttrådene kan være årsaken til den utvidede levetid for duker ifølge oppfinnelsen. Et annet moment kan være at den ujevne natur til sliteoverflaten minsker sugeef-fekten på duken 1, idet den føres over sugekasser og andre maskin-deler, slik at trykket av duken på kasseoverflater og lignende minskes. Rivende slitasje reduseres således, og dukens levetid økes. Det kan også tenkes at vannstrømmen i de nedre partier av duken 1 kan endres av ujevnhetene på slitesiden, slik at bunnover-flatene til trådene vaskes eller opprettholder en væskefilm på

sin overflate, idet de løper over en sugekasse eller andre maskin-deler. Derved kan oppstå én øket smøreeffekt som øker dukens levetid. Under enhver omstendighet forbedrer oppfinnelsen dukens ytelse.

Ved å heve varpknutetoppene 6 og 7 i duken reduseres bølgingen (the crimp) i varmknutene. De resulterende grunnere varpknuter minsker varpttrådenes 3 tendens til å trekkes under strekkpåvirkning. Duken 1 oppnår derved forbedret dimensjons— stabilitet. Varpknutene opprettholder imidlertid tilstrekkelig dyp krumning for tilfredsstillende låsing med vefttrådene 4, 5,

slik at det ikke dannes en slasket duk.

Den beskrevne utføringsform tilveiebringer en ujevn sliteoverflate i en Fourdrinier-duk ved bruk av vefttråder med vekslende diametere. Ved praktisering av oppfinnelsen har det vært vanlig å redusere diameteren på de mindre vefttråder i for-

hold til veftdiameteren til en normal veving, og å øke diameteren

til de store vefttråder over diametrene ved normale vevinger. Mens dukens åpenhet ikke vesentlig berøres, og avsilingen synes

å være den samme som ved tilsvarende tidligere kjente duker, foreligger en viss økning av den totale masse av vefttrådmateriale. Dette kan kanskje til en viss grad forklare de bedrede slitasje-egénskaper til duken.

Vefttrådene veksler fortrinnsvis i diameter, slik at tilstøtende trådbukler på én side av duken ligger ved forskjellige gjennomsnittlige nivåer i duken. Denne ujevnhet i trådnivåer i duken opptrer med den lille innbyrdes avstand mellom tilstøtende tråder over hele dukoverflaten. Når denne ujevne

overflate anvendes som sliteflate, oppnås øket levetid for duken. Årsaken er ikke helt forstått, men det antas at vannstrømnings-karakteristikken gjennom duken, særlig de nedre deler av duken som løper over sugekasser, maskinvalser og "foils", er blitt mo-difisert. Vann kan lettere strømme langs dukens sliteoverflate og danne en film som smører de enkelte tråder slik at riveslita-sje reduseres. Eller det kan være at tilveiebringelsen av en del større vefttråder innfører større slitasjeoverflateområder som forlenger dukens levetid. Ettersom den egentlige natur til det fenomen som opptrer, ikke er kjent, skal disse forklaringer ikke anses som begrensende ved definisjonen av oppfinnelsen.

Forskjellen i diameter mellom de store og små vefttråder bør være i det minste 10 % av den minste av de to diametere. Denne forskjell kan trekkes oppad til 50 %, selv om ved forskjellige installasjoner denne øvre grense utvilsomt kan variere. Med disse forhold antas at varpdiametrene kan holdes like over hele duken. Dette trenger imidlertid ikke å være en begrensning ved utøvelse av oppfinnelsen, heller ikke skal den spesielle veving være en begrensende faktor dersom den ujevne eller knudrete overflatekarakteristikk frembringes.

Claims (5)

1. Vireduk for papirfremstilling omfattende sammenvevede tråder som løper parallelt med og på tvers av maskinretningen, hvilke tråder er sammenvevet i et fire-skafts vevmønster hvor de tverrløpende tråder er av helt syntetisk materiale og maskinretningstrådene enten er av et helt syntetisk materiale" el-

ler er av metall eller er belagt med metall, karakterisert ved at de tverrløpende tråder (4, 5) har ulik diameter idet enkelte tråder (4) har større diameter enn dé andre mellomliggende tråder (5), idet den minste forskjell i diameter mellom de tverrløpende tråder er i det minste 10 % av diameteren til de tverrløpende tråder med den minste diameter, og at maskinretningstrådenes (3) knutetopper (6, 7) på dukens sliteside samt knutetoppene til de tverrløpende tråder (5) med den minste diameter på dukens sliteside er nedsenket i den imaginære overflate som utgjøres av knutetoppene til de tverrløpende tråder (4) med den største diameter på dukens sliteside.

2. Vireduk som angitt i krav 1, karakterisert ved at maskinretningstrådenes (3) knutetopper på dukens sliteside er dypere forsenket i duken enn knutetoppene til de tverrløpende tråder (5) med den minste diameter.

3. " Vireduk som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at maskinretningstrådene (3) har stort sett ensartet diameter.

4. Vireduk som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at hver annen tverrløpende tråd (4) har større diameter enn den mellomliggende tverrløpende tråd (5) .

5. Vireduk som angitt i et av kravene 1 - 4, karakterisert ved at hver maskinretningstråd (3) krysser én av de tverrløpende tråder (5) på dukens sliteside og deretter krysser tre av de tverrløpende tråder (4, 5) på motsatt side av duken, og at hver tverrløpende tråd (4, 5) krysser tre av maskinretningstrådene (3) på dukens sliteside og deretter krysser én av maskinretningstrådene (3) på motsatt side.