NO312521B1 - Papirfremstillingsvire som kan sys sammen på maskinen - Google Patents

Description

Område for oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse angår området papirfremstilling. Nærmere bestemt angår foreliggende oppfinnelse en papirfremsitllingsvire av en på-maskin-sammensybar variant (OMS®), slik som en OMS®-pressvire for press-seksjonen i en papirmaskin.

Beskrivelse av kjent teknikk

Under papirfremstillingsprosessen formes en fiberbane ved at det avsettes en fiberholdig oppslemming, dvs. en vandig dispersjon av cellulosefibrer, på en form-ingsvire i bevegelse i formingsseksjonen i en papirmaskin. En stor mengde vann dreneres fra oppslemmingen gjennom formings viren under denne prosess og etterlater fiberbanen på overflaten av formingsviren.

Den nyss formede bane beveges fra formingsseksjonen til en press-seksjon som innbefatter en serie klemvalser. Fiberbanen båret på en pressvire, eller mellom to pressvirer, slik det ofte er tilfellet, føres mellom klemvalsene. I klemvalsene blir fiberbanen underkastet kompresjonskrefter som presser vannet bort og får fibrene i banen til å klebe til hverandre og slik at fiberbanen omgjøres til en folie. Vannet tas opp av pressviren eller -virene og kommer ideelt sett ikke tilbake til banen.

Banen fortsetter til slutt til en tørkeseksjon som innbefatter minst én serie roterbare tørketromler eller -sylindere som er innvendig oppvarmet med damp. Selve banen, eller den nyss formede papirfolie, føres med en tørkevire i en sinusformet bane sekvensielt rundt hver trommel i en serie slike tromler, og viren holder banen tett mot tromlenes overflater. De oppvarmede tromler reduserer varininnholdet i banen til et ønsket nivå gjennom fordampning.

Det er underforstått at forme-, press- og tørkevirene alle har form av endeløse sløyfer på papirmaskinen og fungerer på samme måte som transportbånd. Det er videre underforstått at papirfremstilling er en kontinuerlig prosess som går med en betydelig hastighet. Det vil si at den fiberholdige oppslemming avsettes kontinuerlig på formeviren i formeseksjonen, samtidig som en nyfremstilt papirfolie vikles kontinuerlig på ruller etter som den kommer ut fra tørkeseksjonen.

Med henvisning nå spesifikt til pressvirer, så bør det huskes at en gang ble pressvirer levert kun i endeløs form. Dette var fordi en nyformet papirfolie er svært utsatt for at klemvalsene markerer alle ujevnheter i pressviren eller -virene inn i papirfolien. En endeløs, sømløs vire, slik som en fremstilt ved fremgangsmåten kjent som endeløs veving, har en jevn struktur både i lengderetningen (maskinretningen) og tverretningen (på tvers av maskinretningen). En sammensying, slik som en søm som anvendes til lukke pressviren til endeløs form under installeringen på en papirmaskin, representerer en diskontinuitet i pressvirens jevne struktur. Anvendelsen av en søm øker derfor kraftig sannsynligheten for at papirfolien vil få markeringer ved passering mellom klemvalsene.

Kort fortalt må sammensyingsområdet i enhver funksjonell på-maskin-sammensybar (OMS®) pressvire under belastning, dvs. under kompresjon i klemvalsen eller - valsene, oppføre seg som resten av pressviren, og må ha samme permeabilitet for vann og luft som resten av pressviren for å forhindre periodiske markeringer i papirproduktet som dannes i sammensyingsområdet. OMS® er et registrert varemerke tilhørende Albany International Corporation.

På tross av de betydelige tekniske hindringer som disse krav presenterer, så har det vært svært ønskelig å utvikle en på-maskin-sammensybar (OMS®) pressvire, fordi en slik kan installeres i press-seksjonen forholdsvis enkelt og sikkert. Endelig er disse hindringer overvunnet i og med utviklingen av pressvirer som har sømmer dannet ved å frembringe sammensyingsløkker langs virens to tverrender. Selve sammensyingsløkkene dannes av garnet i virens maskinretning (MD). En såkalt "pinnesøm" dannes ved å bringe de to ender av pressviren sammen slik at sammensyingsløkkene i virens to ender ligger inntil hverandre og ved å føre en såkalt pinne, eller stift, gjennom åpningen definert av de inntilhverandre-liggende sammensyingsløkker for å låse de to ender av viren sammen. Det skulle være unødvendig å si at det er mye lettere og langt mindre tidkrevende å installere en OMS®-pressvire enn det er å installere en endeløs pressvire på en papirmaskin.

En metode for å produsere en pressvire som kan sammenføyes på papirmaskinen med en "pinnesøm", er å flatveve viren. I dette tilfelle er varpgamene gamet i pressvirens maskinretning (MD). For å forme sammensyingsløkkene blir varpendene vevd tilbake i en viss avstand inn i selve viren i en retning parallell med varpgarnene. En annen teknikk, mye mer foretrukket, er en modifisert form av endeløs veving som normalt anvendes for å fremstille en endeløs viresløyfe. Ved en modifisert endeløs veving blir veftgarnet, eller innslagsgarnet, kontinuerlig vevd frem og tilbake over vevstolen, og for hver passering dannes en løkke i én kant av viren som veves, ved at garnet føres rundt en løkkedannende pinne. Ettersom veftgarnet, eller innslagsgarnet, som til slutt blir MD-garnet i pressviren, er kontinuerlig, vil sarnmensyingssløyfene oppnådd på denne måte være sterkere enn det som kan fremstilles ved å veve varpendene tilbake inn i endene av en flatvevd vire.

Opprinnelig ble enkle monofilamenttråder anvendt både i maskinretningen og tverretningen i OMS®-pressvirene. Monofilamentenes relative stivhet sikrer at de formede sammensyingssløyfer får de nødvendige gode egenskaper. Erfaring viste imidlertid at enkle monofilamenttråder var vanskelige å veve, og at de hadde utilstrekkelig elast-isitet i maskinretningen for mange typer av dagens presser. Strekkbrudd og sammensy-ingsbrudd ble hyppig observert.

En annen vanskelighet skyldes den svært åpne, stive, usammentrykkbare struktur hos basisvirene vevd av enkle monofilamenter. For noen typer papirfremstilling er denne usammentrykkbarhet ikke noe problem, og kan til og med være ideell. I tilfeller hvor det er dårlig ekstra vireawanningskapasitet, eller det fremstilles markeringsømfintlige papirkvaliteter, er imidlertid en mykere og mer sammentrykkbar vire påkrevet.

En mer sammentrykkbar basisvire kan oppnås ved å veve med multifilamentgarn eller snodde monofilamentgarn i stedet for med enkle monofilamenttråder. Imidlertid har garn av disse typer ikke den stivhet som er nødvendig for dannelse av gode løkker eller for at sammensyingsområdet skal forbli uten feil under sammenmaskingen av løkkene når sømmen skal lukkes. Fordi garn av disse typer er tvunnet, vil de dannede løkker ha en tendens til å rotere rundt aksen i løkkens plan. Når denne rotasjon forekommer, kjent som den sekundære heliks-effekt, medfører det at løkken avviker fra den ideelle orientering som er nødvendig for å forme pinnesømmen. Et slikt avvik gjør det vanskelig, om ikke umulig, å legge sløyfene skikkelig inntil hverandre i hver ende av pressviren under lukkingen, samt å føre stiften gjennom åpningene definert av løkkene som ligger ved siden av hverandre.

Forskjellige forsøk har vært gjort i den kjente teknikk på å overvinne disse vanskeligheter med å få løkke-dannende MD-gam til å oppføre seg som monofilamenter. I US patentskrift nr. 5.005.610 har MD-garn i en OMS® papirfremsitllingsvire en komposittstruktur som innbefatter flettede monofilamenttråder. Det flettede gam danner sammensyingsløkker som motstår deformasjon, og fordi de er balansert med hensyn til tvinning, så danner de sammensyingsløkker som ikke er utsatt for rotasjon, "sekundær heliks-effekt", fra sømmens ideelle plangeometri.

I US patentskrift nr. 5.204.150 er MD-garnene i en OMS® papirfremstillingsvire snodde/tvunnede gam ekstrudert fra en plast som delvis smelter under varmherdingen av viren og gir MD-garnene en monofilament-lignende karakter. Selv om de ikke er balansert på grunn av tvinningen og snoingen, så vil sammensmeltingen forårsaket av den delvise smelting av de individuelle ender, forhindre rotasjon av løkkene fra den ideelle sammensyingsgeometri.

Til slutt, i US patentskrift nr. 5.391.419 er MD-garnene i en pinne-sammensybar papirfremsitllingsvire snodde/tvunnede gam som har en belegging som gir gamet en monofilament-lignende struktur. Beleggingen kan være enten permanent, semi-permanent eller oppløsbar. Selv om garnene ikke behøver være balanserte, vil beleggingen forhindre løkkerotasjon.

Den foreliggende oppfinnelse er en annen tilnærmingsmåte for å tilveiebringe en OMS® papirfremstillingsvire som har snodde/tvunnede MD-garn med monofilament-lignende sammensyingsløkker.

Sammenfatnin<g> av oppfinnelsen

Det er følgelig et mål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en OMS®-papirfrernstillingsvire som har snodde/tvunnede MD-garn med monofilament-sammensyingsløkker. Med et snodd/tvunnet gam menes enhver variant av garn anvendt ved fremstilling av en papirmaskinduk, som har flere ender eller filamenter, som er tvunnet til ønsket grad, og som i mange tilfeller deretter er kombinert eller snodd med andre filamenter av.. samme eller annen type. Under sno-operasjonen blir garnbestanddelene kombinert ved at de tvinnes i motsatt retning av tvinningen for de enkelte bestanddeler. De snodde/tvunnede gam kan følgelig betraktes som flerkomponentgarn.

Dette mål nås med den foreliggende oppfinnelse ved en papirfremstillingsvire som kan sys sammen på maskinen, og som kan lukkes til endeløs form med en pinnesøm, omfattende et system med gam i maskinretningen (MD) og et system med gam i tvers-maskinretningen (CD), hvor gamene i systemet av MD-garn er vevd sammen med garnene i systemet av CD-garn med en modifisert endeløs veveteknikk slik at det er formet en papirvire med rektangulær form som har en lengde, en bredde, to langsgående kanter og to tversgående kanter, hvor MD-garnene går frem og tilbake kontinuerlig i hele lengden av papirfremstillingsviren mellom de to tversgående kanter, og de danner videre sammensyingsløkker langs hver av de to tversgående kanter, idet MD-garnene er snodde/tvunnede gam, slik at snodde/tvunnede gam danner sammensyingsløkkene, kjennetegnet ved at en første skjøtespiral er lagt inntil sammensyingsløkkene i én av de to tversgående kanter i papirfremstillingsviren og festet dertil med minst ett sammenbindingsgarn som strekker seg på tvers av maskinen, og at en andre skjøtespiral er lagt inntil sammensyingsløkkene i den andre av de to tversgående kanter i papirfremstillingsviren og festet dertil med minst ett sammenbindingsgam som strekker seg på tvers av maskinen, hvorved papirfremstillingsviren er sammenføyd til endeløs form ved at den første og andre skjøtespiral er lagt inntil hverandre og det er ført en stift gjennom åpningen definert av skjøtespiralene som ligger inntil hverandre slik at det dannes en pinnesøm.

Ifølge foreliggende oppfinnelse blir samtidig med fjerningen av den løkkeformende pinne monofilament-skjøtespiraler ført mellom og sammenføyet med sammensyingsløkkene i hver tversgående kant av viren, og før sammensyingsløkkene får noen sjanse til å avvike fra den foretrukne orientering og form. Monofilament-skjøtespiralene anvendes deretter til å lukke viren til endeløs form på papirmaskinen med en pinnesøm.

Foreliggende oppfinnelse skal nå beskrives mer fullstendig og detaljert med henvisning til figurene som kan identifiseres som følger.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 er en skjematisk perspektivskisse av en på-maskin-sydd (OMS®) pressvire,

fig. 2 er en skjematisk perspektivskisse av de to ender av OMS®-pressviren før disse sammenføyes med hverandre,

fig. 3 viser et tverrsnitt av papirfremstillingsviren i varpretningen,

fig. 4 viser et tverrsnitt i veftretriingen av sammensyingsområdet av viren før den løkke-formende pinne fjernes fra denne, og

fig. 5 viser et tverrsnitt i maskinretningen av sammensyingsområdet av viren etter installeringen på en papirmaskin.

Nærmere beskrivelse av foretrukket utførelsesform

Ved nå å se mer spesifikt på figurene, så er fig. 1 en skjematisk perspektivskisse av en på-maskin-sammensydd (OMS®) papirfremstillingsvire 10. Viren 10 har form av en endeløs sløyfe så snart dens to ender 12,14 er blitt sammensydd i sømmen 16.

Fig. 2 er en skjematisk perspektivskisse av de to ender 12, 14 av OMS®-viren 10 før disse festes til hverandre. De to tversgående endekantene 12, 14 har flere sammensyingsløkker 18. For å feste de to ender 12, 14 til hverandre, bringes de sammen slik at sammensyingsløkkene 18 i hver ende blir liggende alternerende inntil hverandre. De inntilhverandre-liggende sammensyingsløkker 18 definerer en åpning som en pinne, en stift, en garnlignende tråd eller del kan føres gjennom for å sikre endene 12, 14 til hverandre. Heri ligger opprinnelsen til begrepet "pinnesøm".

Ved den foreliggende oppfinnelse er sammensyingsløkkene 18 tilveiebragt på en ny og unik måte. Fig. 3 viser et tverrsnitt, tatt i varpretningen, av en papirfremstillingsvire 20 hvor den foreliggende oppfinnelse kan praktiseres. Vire 20 er vist vevd som dupleks-vev, med det er underforstått at en slik vev er vist kun som et eksempel og at oppfinnelsen kan praktiseres med virer 20 som er vevd som enkeltlagsvev eller som er laminert og innbefatter flere virelag. Vire 20 kan være en basisvire for en pressvire, og følgelig kan den være nålbehandlet med én eller flere lag stapelfibrer av vattmateriale på én eller begge sider, eller kan være belagt på én eller annen måte. Alternativt kan viren 20 anvendes i én av de andre seksjoner i papirmaskinen, dvs. i formingsseksjonen eller tørkeseksjonen, eller som basis for et plastbelagt prosessbelte i papirindustrien.

Vire 20 veves ved en modifisert endeløs veveprosess. I en slik situasjon blir varpgarnene 22 til slutt gamene i tvers-maskinretningen (CD), og veftgarnene 24 blir til slutt garnene i maskinretningen (MD), med hensyn til gamenes retning i forhold til papirmaskinen som viren 20 installeres på.

Varpgarnene 22, CD-garnene i OMS®-viren 20, kan være av enhver garntype som anvendes for å veve en papirmaskinduk. Det vil si at det som varpgarn 22 kan anvendes monofilamentgam, som er monofilamenttråder anvendt alene, eller snodde/tvunnede gam i form av snodde monofilamentgam eller snodde multifilamentgam.

Veftgarnene 24, MD-garnene i OMS®-viren 20, er på den annen side snodde/tvunnede gam. I den foreliggende sammenheng, som definert over, kan disse gam være multifilamentgam eller snodde monofilamentgam, dvs. at disse gam kan være ethvert formet kontinuerlig filamentgarn, unntatt monofilamentgam anvendt som sådant eller alene. For eksempel kan veftgarnet 24 være snodde monofilamentgam av én av følgende to typer: a) 0,26 mm x 1 x 3, tre tråder med 0,26 mm diameter individuelt tvunnet og deretter snodd sammen ved tvinning rundt hverandre i motsatt retning, eller b) 0,30 mm x 1 x 3, tre tråder med 0,30 mm diameter individuelt tvunnet og deretter snodd sammen ved tvinning rundt hverandre i motsatt retning.

I tillegg kan veftgarnene 24 være spundne gam (gam spunnet av stapelfibrer) eller kombinasjonsgarn, hvor gam av mer enn én av de ovennevnte varianter kombineres med hverandre ved snoing, tvinning eller begge deler. Videre kan veftgarnene 24 være et flertrådsgarn omfattende flere enkle filamenter snodd/tvunnet sammen, hvert filament har en diameter i området fra 0,05 mm til 0,15 mm. For eksempel kan et flertrådsgarn omfatte tre knipper som hver omfatter åtte tråder av 0,10 mm diameter gam tvunnet rundt hverandre i én retning, og de tre knipper er tvunnet rundt hverandre i motsatt retning (0,10mmx8x3).

Uansett er filamentene omfattende varpgarn 22 (CD-gam) og veftgarn 24 (MD-garn) ekstrudert av syntetiske polymere plastmaterialer, som polyamid, polyester, polyeterketon, polypropylen, polyaramid, polyolefin og polyetylentereftalat (PET), og innlemmet i gamene i henhold til teknikker som er velkjente i tekstilindustrien og spesielt i papirmaskinduk-industrien.

Ved vevingen av viren 20 ved modifisert endeløs veving blir veftgarnene 24 vevd kontinuerlig frem og tilbake over vevstolen, og ved hver passering formes en løkke i én kant av viren 20 som veves, ved at gamet føres rundt en løkkeformende pinne. Flere opplegg, beskrevet og omfattet av patentkravene i US patentskrift nr. 3.815.645, som det herved henvises til, for å veve OMS®-virer ved modifisert endeløs veving, er tilgjengelige og kan anvendes ved praktiseringen av den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 4 viser et tverrsnitt i veftretningen i sammensyingsområdet for viren 20, vist ved slutten av den modifiserte endeløse veveprosess. Veftgarn 24, som til slutt blir MD-garn i vire 20, er vevd rundt den løkkeformende pinne 26 på en kontinuerlig måte for å tilveiebringe sammensyingsløkker 18.

Det vil forstås at den løkkeformende pinne 26 må fjernes for å anbringe viren 20 i en form som gjør at den lett kan installeres på en papirmaskin. Det vil også forstås at fordi veftgarnene 24 (MD-garn) er snodde/tvunnede gam, så kan sammensyingsløkkene 18 rotere bort fra den ideelle sammensyingsløkkegeometri, vist ved den andre heliks-effekt, hvilket gjør etterfølgende sammensying på papirmaskinen vanskelig eller umulig.

Fig. 5 viser et tverrsnitt i maskinretningen av sammensyingsområdet for viren 20, etter installeringen på en papirmaskin. Problemet med å sammenføye endene av viren som har sammensyingsløkker 18 dannet av snodde/tvunnede gam, er løst ved å feste skjøtespiraler 28 til sammensyingsløkkene 18 samtidig med fjerningen av den løkkeformende pinne 26.

Mer spesifikt, etter som den løkkeformende pinne 26 trekkes ut fra åpningen definert av sammensyingsløkkene 18 som ligger inntil hverandre, så festes en skjøtespiral 28 til hver sammensyingsløkke 18 så snart den løkkeformende pinne 26 trekkes ut og før sammensyingsløkken 18 har noen sjanse til å deformere eller rotere fra den foretrukne orientering. Skjøtespiraler 28 blir derfor lagt inntil sammensyingsløkker 18 én for én etter som den løkkeformende pinne 26 trekkes ut. Skjøtespiraler 28 sammenføyes med sammensyingsløkker 18 med sammenbindingsgarn 30, som er ført gjennom sammensyingsløkker 18 så snart skjøtespiraler 28 er på plass. Ved avslutningen av denne prosess har man oppnådd en OMS®-vire 20 som har snodde/tvunnede gam i maskinretningen og monofilament-sammensyingsløkker utstyrt med skjøtespiraler 28.

Ett eller flere lag med stapelfibervatt, ikke vist på fig. 5, blir vanligvis nålestikket inn i viren 20. Fortrinnsvis gjøres dette før den løkkeformende pinne 26 fjernes fra sammensyingsløkker 18 og skjøtespiraler installeres, selv om rekkefølgen for disse operasjoner kan skje i motsatt rekkefølge. Når skjøtespiraler 28 installeres før nålestikking, kan imidlertid selve nålestikkingsoperasjonen medføre skade på disse og gjøre at de må erstattes. Nålestikking før fjerning av den løkkeformende pinne 26 foretrekkes av denne grunn.

Skjøtespiraler 28 er monofilamentspiraler, fortrinnsvis av ekstrudert polyamidplast. Monofilament-diameteren kan f.eks. være 0,40 mm eller 0,50 mm. Under installeringen av viren 20 på en papirmaskin kan skjøtespiralene 28, som er av monofilament, lett legges inntil hverandre og sammenføyes med hverandre ved å føre en stift 32 gjennom åpningen definert av spiralene som ligger inntil hverandre. Fyllgarn 34 kan innføres i skjøtespiralene 28 for å sikre at sammensyingsområdet får samme karakteristikk som resten av viren 20. Sammenbindingsgarn 30 og fyllgarn 34 kan være samme type gam som anvendt som varpgarn 22 (CD-garn) i viren 20. Stift 32 kan være en enkelt monofilamenttråd, flere monofilamenttråder ikke tvunnet rundt hverandre, eller snodd, tvunnet, flettet eller strikket sammen, eller én eller flere tråder av ethvert av de snodde/tvunnede garn beskrevet over for anvendelse som MD-garn (veftgarn 24) i vire 20.

Modifikasjoner av det ovenstående vil være åpenbare for fagfolk på området, men de vil ikke bringe en således modifisert oppfinnelse utenfor rammen for de vedlagte krav.

Claims (12)

1. Papirfremstillingsvire som kan sys sammen på maskinen, og som kan lukkes til endeløs form med en pinnesøm, omfattende et system med gam i maskinretningen (MD) og et system med gam i tvers-masldnretningen (CD), hvor gamene i systemet av MD-garn er vevd sammen med gamene i systemet av CD-garn med en modifisert endeløs veveteknikk slik at det er formet en papirvire med rektangulær form som har en lengde, en bredde, to langsgående kanter og to tversgående kanter, hvor MD-gamene går frem og tilbake kontinuerlig i hele lengden av papirfremstillingsviren mellom de to tversgående kanter, og de danner videre sammensyingsløkker langs hver av de to tversgående kanter, idet MD-gamene er snodde/tvunnede gam, slik at snodde/tvunnede gam danner sammensyingsløkkene, karakterisert ved at en første skjøtespiral er lagt inntil sammensyingsløkkene i én av de to tversgående kanter i papirfremstillingsviren og festet dertil med minst ett sammenbindingsgarn som strekker seg på tvers av maskinen, og at en andre skjøtespiral er lagt inntil sammensyingsløkkene i den andre av de to tversgående kanter i papirfremstillingsviren og festet dertil med minst ett sammenbindingsgarn som strekker seg på tvers av maskinen, hvorved papirfremstillingsviren er sammenføyd til endeløs form ved at den første og andre skjøtespiral er lagt inntil hverandre og det er ført en stift gjennom åpningen definert av skjøtespiralene som ligger inntil hverandre slik at det dannes en pinnesøm.

2. Papirfrernsitllingsvire ifølge krav 1, karakterisert ved at første og andre skjøtespiraler er monofilamentspiraler.

3. Papirfremstillingsvire ifølge krav 2, karakterisert ved at monofilament-spiralene er ekstrudert av en polyamidplast.

4. Papirfremstillingsvire ifølge krav 1, karakterisert ved at de snodde/tvunnede garn er multifilamentgam.

5. Papirfremstillingsvire ifølge krav 1, karakterisert ved at de snodde/tvunnede garn er snodde monofilamentgam.

6. Papirfremstillingsvire ifølge krav 1, karakterisert ved at de snodde/tvunnede gam er flertrådsgarn omfattende flere enkeltfilamenter hvor hvert filament har en diameter i området fra 0,05 mm til 0,15 mm.

7. Papirfremstillingsvire ifølge krav 1, karakterisert ved at de snodde/tvunnede gam er spunne gam.

8. Papirfremstillingsvire ifølge krav 1, karakterisert ved at de snodde/tvunnede gam er kombinasjonsgarn.

9. Papirfremsitllingsvire ifølge krav 1, karakterisert ved at de snodde/tvunnede garn innbefatter filamenter ekstrudert av et polymert plastmateriale.

10. Papirfremstillingsvire ifølge krav 9, karakterisert ved at det polymere plastmateriale er valgt blant polyamid, polyester, polyeterketon, polypropylen, polyaramid, polyolefin og polyetylentereftalat (PET).

11. Papirfremstillingsvire ifølge krav 1, karakterisert ved at den også omfatter minst ett fyllgarn inne i den første skjøtespiral.

12. Papirfremstillingsvire ifølge krav 1, karakterisert ved at den også omfatter minst ett fyllgarn inne i den andre skjøtespiral.