NO174856B - Papirmaskinfilt - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en papirmaskinfilt av den art som er angitt i krav l's ingress.

Papirmaskinfilt brukes i pressedelen i en papirmaskin for å fjerne vann fra en våt papirhane. Papirhanen er støttet av filten og passerer gjennom grepet på et par samarbeidende pressevalser slik at når filten og papiret frigjøres fra nippet vil filten og papiret ha en tendens til å ekspandere til sin opprinnelige tykkelse og denne ekspansjonen danner hydrauliske og kapillære krefter, som har tendens til å suge vannet fra filten tilbake til papiret, et fenomen som vanligvis kalles "gjen-fukting".

Det har vært foreslått å bruke et sj ikt av et polymerskum med åpne celler som endel av maskinfilten. For eksempel US patent 3,059,312 beskriver en maskinfilt som består av et basis-tekstil og et sjikt med polymerskum med åpne celler plassert mellom basis-tekstilet og en ytre fibrøs vatt. Vatten blir deretter stukket til basis-tekstilet for å gi en filt-struktur.

US patent 3,617,442 er rettet mot en struktur som kan anvendes som maskinfilt eller en formende duk, hvor den endeløse struktur kun består av et polymermateriale med åpne celler. Når den anvendes som formingsduk kan polymer-materialet også forsterkes med indre maskin retningsduk.

Tidligere filt-konstruksjoner med et polymert skumlag, har anvendt et skum med åpne celler hvor cellene eller porene er bundet sammen for å gi en vann-gjennomtrengelig struktur. Polymerskum med lukkede celler er ikke anerkjent som en levedyktig komponent i papirmaskinfilt fordi skummet er hovedsakelig ugjennomtrengelig for væsker. Dette er tilfellet selv om skum med åpne celler er betraktelig dyrere enn skum med lukkede celler fordi skum med åpne celler fremstilles med kostbare kjemikalier og/eller mekaniske retikuleringsprosesser.

Oppfinnelsen er rettet mot en papirmaskin-filt sammensatt av et lag med et polymerskum med lukkede celler i kombina-sjon med et fibrøst materiale som er stukket på skumlaget for å få fibrene til å trenge inn i og binde seg sammen med skumlaget. I en foretrukket form av oppfinnelsen inkluderer filten et basis-tekstil, fortrinnsvis fremstilt av vevde naturlige eller syntetiske fibre, som bærer laget av polymerskum med lukkede celler. En vatt av fibrøst materiale blir stukket på skumlaget og basis-tekstilet.

Papirmaskinfilten er således særpreget ved det som er angitt i krav l<*>s karakteriserende del. Ytterligere trekk fremgår av kravene 2-4.

Polymerskummet med lukkede celler har før sammensetning i filt-strukturen, en tetthet i området 0.016 - 0.096 g/cm<3 >en tykkelse på 0.127 - 1.27 cm, en stivhet i området 35-150 IFD (Internal Force Deflection) og en luft-permeabilitetspo-røsitet på 3.05 - 39.6 m<3>/m<2> tekstil pr. minutt.

Den stukne filten har 540 - 850 nålestikk pr. cm<2> og en luft-permeabilitet på 3.05 - 45.8 m<3>/m<2> tekstil pr. minutt.

Skummet med lukkede celler, som f.eks. polyuretan skum, består av et mangfold av isolerte, lukkede celler. Under fremstilling av skummaterialet med lukkede celler og etterfølgende behandling, kan noen av cellene ødelegges. Skummaterialet, før det innføres i filtstrukturen, har en meget lav luftpermeabilitet. I løpet av stikkeprosessen trenger fibrene i vatten inn i skumlaget i et jevnt mønster slik at fibrene krysser cellene og ødelegger celleveggene. På grunn av skummaterialets elastisitet, vil skummet lukke seg om de gjennomtrengende fibrene slik at den resulterende strukturen, under statiske eller ukomprimerte betingelser, vil ha en lav luft-permeabilitet.

Ved bruk, når filten bærer den våte papirhanen gjennom nippet til de to samarbeidende pressevalser, blir vannet ekstrahert fra papirhanen og kompresjonskraften vil åpne området mellom de gjennomtrengende fibrene og skum å tillate vannet å passere ut gjennom filtstrukturen. Ved frigjøring fra nippet, vil filten og papirhanen ekspandere og skummets elastisitet vil stenge området mellom de gjennomtrengende fibrene og celleveggene og på den måte fange vannet i cellene og motstå hydrauliske og kapillære krefter som prøver å trekke vannet tilbake til papirhanen, og derved minimalisere gjen-fukting av papirhanen.

En annen fordel er at den stukne filt ifølge oppfinnelsen har en jevnere permeabilitet gjennom arealet enn en vanlig filt og dermed resulterer den i jevnere karakteristika med hensyn til vannekstraksjon.

Andre fordeler og utforminger vil bli vist i den følgende beskrivelse.

Papirmaskinfilten i foreliggende oppfinnelse består av en tekstil basis, et lag med polymermateriale med lukkede celler og en vatt av fibrøst materiale som er stukket til basis-tekstilet og skumlaget.

Basis-tekstilet er fortrinnsvis et vevd materiale fremstilt av maskinretnings-tråder og tverr-tråder. Maskinretnings- og kryss-tråder kan fremstilles av monofilamenter, multi-filamenter eller stapeltråder av syntetiske eller naturlige fibre eller blandinger derav.

Den fibrøse vatten består av en bane av syntetiske eller naturlige fibre.

Skumlaget med lukkede celler kan fremstilles fra et materiale som f.eks. polyuretan, som før montering i filtstrukturen har en tetthet på 0.016 - 0.096 g/cm<3>, tykkelse 0.127 - 1.27 cm, stivhet på 35 - 150 IFD (Internal Force Deflection) og en luftpermeabilitet på 3.05 - 39.6 m<3>/m<2> tekstil pr. minutt, bestemt ved hjelp av ASTM-D-737-46.

Skumlaget har et mangfold av små, isolerte celler. De kjemiske reaksjoner som danner cellene kan også føre til at enkelte cellevegger ødelegges og ved videre behandling av skummet, dvs. skumriving og rulling, kan føre til at flere cellevegger ødelegges slik at i praksis vil skumlaget ha en meget lav luft-permeabilitet innen det nevnte området. Permeabiliteten vil ikke være jevn over hele området på grunn av at celle-ødeleggelsen vil skje i isolerte områder.

Stikke-operasjonen er vanlig og virker ved å penetrere fibrene i vatten inn i skumlaget og basis-tekstilet. Den stukne filten vil inneholde ca. 540 - 850 nålestikk pr. cm<2>.

Basis-tekstilet kan enten produseres i en endeløs form eller være et sydd tekstil hvor endene av basis-tekstilet er forsynt med et mangfold av løkker som er bundet sammen med en fjernbar nål eller pinne.

I en foretrukket form av oppfinnelsen er skumlaget plassert på overflaten av det endeløse basis-tekstil. Den endeløse kompositt-strukturen, bestående av basis-tekstilet og skumlaget, blir deretter plassert i vanlig stikkemaskin og den fibrøse vatten stikkes til skum og basis-laget.

Mens beskrivelsen over beskriver en konstruksjon hvor skumlaget er plassert mellom basis-tekstilet og den fibrøse vatten, er forholdet mellom komponentene ikke kritisk. I andre utførelser, kan f.eks. den fibrøse vatten stikkes til begge sider av filtstrukturen eller vatten kan plasseres mellom skumlaget og basis-laget. I andre utførelser igjen, kan skumlaget plasseres mellom to basis-tekstiler og vatten stikkes til den ene eller begge sidene av strukturen.

Tidligere har polymerskum med åpne celler vært brukt i papirmaskinfilt. Det er mer kostbart å fremstille polymerskum med åpne celler enn polymerskum med lukkede celler fordi polymerskummet først fremstilles som lukkede celler og for å oppnå en åpen cellestruktur er det nødvendig enten kjemisk eller mekanisk å fremstille en struktur med åpne celler. Derfor, selv om skum med lukkede celler er langt rimeligere enn skum med åpne celler, ble det antatt at skum med lukkede celler var en lite fordelaktig komponent i papirmaskinfilt på grunn av dets natur. Ganske uventet er det funnet at det rimeligere skummet med lukkede celler kan benyttes sammen med en filtstruktur og gi denne en tilfreds-stillende permeabilitet. I stikkeoperasjonen bryter nålene celleveggene og presser fibrene inn i skumstrukturen. Det polymere materialets elastisitet lukker celleveggene rundt de gjennomtrengte fibrene slik at under statiske, ukomprimerte betingelser vil skummets natur opprettholdes etter stikking. Under dynamiske betingelser derimot, når filten passerer nippet mellom de to pressevalsene, vil de kompressive kreftene åpne området mellom skummet og de penetrerte fibrene slik at vannet kan presses gjennom filten. Etter at filten har passert nippet, vil skummet ekspandere til sitt opprinnelige forhold hvor de åpnede områdene lukkes, og dermed stenge inne vannet i cellene og minimalisere mengden av vann som trekkes tilbake til papirhanen ved hydrauliske og kapillære krefter. På denne måten virker det stukne skumlaget som en en-veis ventil og tillater at vannet strømmer fra papirhanen under kompressive betingelser, men hindrer at vannet strømmer tilbake til papirhanen under ikke-kompressive betingelser.

Stikkeoperasjonen gir også jevnere vann-ekstraksjons-karakteristika til filten over hele lengden slik at papirhanen tørker jevnere.

Claims (4)

1. Papirmaskinfilt omfattende et lag elastisk polymert skum og et fibermateriale nålet igjennom skumlaget, samt eventuelt en basistekstil, karakterisert ved at skummet har en lukket cellestruktur med et antall isolerte celler og at det fibrøse materiale innbefatter et antall fibre som er penetrert inn i skumlaget og gjennomskjærer cellene hvorved grenseflaten mellom skummet og de penetrerte fibre under ikke-komprimerte betingelser av filten er i et i det vesentlige forseglende forhold og i det vesentlige for-hindrer væskestrøm gjennom skumlaget, og at grenseflatene under komprimerte betingelser av filten er åpen og tillater væskestrøm igjennom skumlaget.

2. Papirmaskinfilt i henhold til krav 1, karakterisert ved at skummet før stikkingen har en tetthet på 0.016 - 0.096 g/cm<3> en tykkelse på 0.127 til 1.27 cm, en stivhet på 35 til 150 IFD og en luftpermeabilitet på 3.05 - 39.6 m<3> pr. m<2> tekstil pr. minutt.

3. Papirmaskinfilt i henhold til krav 1, karakterisert ved at den stukne filten inneholder 540 - 850 penetreringer pr. cm<2>.

4. Filt ifølge krav 1, karakterisert ved at filten innbefatter en basistekstil som bærer for det polymere skum og at fibrene penetrerer skumlaget og basistekstilen.