NO884397L - Flerlags papirformingsduk med eggformete traader i det nederste lag. - Google Patents

Description

FLERLAGS PAPIRFORMINGSDUK MED EGGFORMETE TRÅDER I DET NEDERSTE LAG

Foreliggende oppfinnelse angår duker som anvendes til å understøtte papirer i en papirmaskin og er særlig rettet mot en flerlags-formingsduk som brukes ved papirmaskinens våtende.

I de senere år er de konvensjonelle virer som brukes ved våtenden av en Fourdrinier-papirmaskin blitt erstattet av duker som er laget av syntetiske polymerer, normalt monofilamenttrå-der som er anordnet i et vevemønster som gir tilstrekkelig porøsitet for ekstrahering av store mengder vann fra massen som er avsatt på formingsduken for tildanning til den ferdige papirhanen. Bortsett fra formingsdukens evne til å ekstrahere fritt vann fra massen, har en funnet at det er ønskelig å ha forskjellige overflateegenskaper på formingsdukens motsatte overflater, slik at formingsdukens masseside ikke har noen gunstig innvirkning på egenskapene til papirhanen som formes på duken, og dukens maskinside er gitt egenskaper som forbedrer slitefastheten idet banen trekkes rundt føringsval-sene og over awanningskassene ved papirmaskinens våtende.

For å oppnå disse resultater har en funnet det ønskelig

å fremskaffe en flerlags-formingsduk som har forskjellig overflateegenskaper på hhv massesiden og maskinsiden. F.eks. anvendes ofte en såkalt trelagsduk som har en selvbærende duk som topplag, hvilket lag oppviser en 1 x 1 toskaftsbinding av polyestertråder med en diameter på 0,007" (0,178 mm), et bunnlag bestående av en selvbærende duk av en toskaftsbinding av polyestertråd med et 1 x 1 vevemønster, f.eks. polyester-monofilamenter som har diameter på 0,015" (3,81 mm). Topp-

og bunnlagene er innbyrdes forbundet ved hjelp av en bindtråd med en diameter på 0,004" (0,102 mm) som følger en 1 x 7 bane gjennom topplaget og en 3 x 1 bane gjennom bunnlaget. Ved bruk har en funnet at denne duk som ventet oppviser en betydelig slipefasthet i bunnlaget, men en har også funnet at duken etterhvert som den blir slitt har en tendens til å delaminere på grunn av innvendig forekommende slitasje av bindtråden, hvilket fører til uregelmessigheter i duken med ugunstig innvirkning på papirhanen som formes på den slitte duk.

Den såkalte trelagsduken ifølge teknikkens stilling har god mekanisk stabilitet der den løper i papirmaskinens formingsparti og gir fortsatt de ønskete overflateegenskaper til duken gjennom hele dens effektive levetid, men den økete stabilitet begrenser den "registeraktivitet" ("table activity") som vibrerer massen på viren for å bedre den jevne og glatte overflatetekstur i papiret som fremstilles ved maskinen.

Med tanke på ovenstående tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en flerlags formingsduk for en papirmaskin, som oppviser forbedrete slitasjeegenskaper uten å svekke overflate-egenskapene ved det øvre og nedre lag.

Nærmere bestemt tilveiebringer oppfinnelsen en flerlagsduk hvor vevemønsteret tillater bruk av varptråder i topplaget for derved å gi en forutvalgt overflateegenskap i papirhanen som formes på formingsduken samtidig som varptråder i det nedre lag gir den ønskete porøsitet i flerlagsduken og den ønskete slitefasthet i duken.

Nærmere bestemt tilveiebringer oppfinnelsen en flerlagsduk som har varptråder av omtrent samme vertikale dimensjon i de øvre og nedre lag, men med tråder av større horisontal bredde i det nedre lag, idet lagene er sammenføyet ved hjelp av bindtråder som er innvevet med lagene på en slik måte at lagenes tendens til å delaminere etter lang tids bruk blir minst mulig.

Duken ifølge foreliggende oppfinnelse har god dimensjons-stabilitet i varp- og skuddretningen, men oppviser også øket bøyelighet i varpretningen sammenliknet med konvensjonell duk som gir "registeraktivitet" som bedrer egenskapene til papiret som fremstilles ved maskinen.

En har også funnet at foreliggende oppfinnelse minsker den mengde vann som innesluttes i duken når den løper i maskinens formingsparti, slik at mengden av vann som fjernes fra massen i formingspapiret økes og man unngår tendens til at den tørrere masse ved formingspartiets utløpsende blir fuktet pånytt av vann som følger med duken.

Alle formålene med oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det følgende i tilknytning til de medfølgende tegninger, hvor:

Fig. 1 er et skjematisk riss av formingspartiet til en papirmaskin med en formingsduk fremstilt i henhold til foreliggende oppfinnelse, Fig. 2 er et tverrsnitt i skudd-retningen gjennom formingsduken ifølge fig. 1, Fig. 3 er et snitt i større målestokk gjennom en bunn-varptråd i duken vist i fig. 2, og

Fig. 4 er et vevediagram for duken ifølge fig. 2.

På fig. 1 er skjematisk vist utformingen av en typisk papirmaskin i formingspartiet. Et formingsparti omfatter en vireformer, også benevnt Fourdrinier-virepartiet, generelt angitt med henvisningstallet 10. Andre formingsmaskiner kan omfatte sugebrystvalse-formere, sylindermaskiner, dobbeltvire-formere og variasjoner av disse, men den følgende beskrivelse er særlig rettet mot en vireformer, idet det skal forstås at duken ifølge denne oppfinnelse kan anvendes i hvilken som helst papirfremstillings-våtprosess hvor der anvendes et endeløst bånd som vektmessig hovedsakelig omfatter syntetisk (f.eks. polyester) filament, for å oppta en masse-oppslemming. Vireformeren10 har denne benevnelse fordi papirformingsfibrene i massen avsettes på toppen av et endeløst formingsdukbånd 11 som løper horisontalt, med awanningselementer plassert under dukbåndets horisontale, øvre strekk. Selv om det vil være klart at masse-oppslemmingen er en "masse- og vannblanding", benyttes også sistnevnte term for å angi den fuktige bane fra det tidspunkt hvor den begynner å formes på dukbåndet, til det tidspunkt hvor den fuktige bane løper gjennom presspartiet, slik at den omfatter det vide vektproporsjonsområde for masse og vann fra våtpartiets fremre ende og presspartiets bakside.

Vireformeren omfatter et stivt konstruksjons-rammeverk hvorav en del innbefatter store sidebjelker 12 innrettet til å bære de elemnter som avgrenser båndbanen. En stor vendevalse 13 under en innløpskasse 14 som opptar og utporsjonerer masse-oppslemmingen ved formerens fremre ende, har et omlegg på ca. 180° og kalles for brystvalsen. Valsen 15 ved virepartiets bortre ende kalles gusken. Båndets topparti mellom brystvalsen 13 og gusken 15 løper i et rett, stort sett horisontalt strekk over forskjellige typer awanningsele menter og bærestrukturer som benevnes som sugeinnretninger som er vanlige ved papirformingsanordninger.

Blandt de sugeinnretninger som der benyttes inngår

typisk glatte eller rillete registervalser 16, enkle eller doble deflektorer 17, awanningslister 18, våt-sugekasser 19, og/eller tørr-sugekasser 21, samt en knuteløservalse 20 over gusken. Som navnet antyder oppløser knuteløseren masseknuter og jevner ut masse- og vannblandingen på båndet ved å utøve trykkpulver på blandingen. Sugepulser påføres blandingen idet den passerer over sugekassene for å forsere vannfjernin-gen. I formingsmaskinen blir således blandingen av masse og vann utsatt for både suge- og trykkpulser. Det vil være klart at vann vil bli fjernet også dersom blandingen ikke utsettes for sugepulser, men meget langsomt. Mellom gusken 15 og brystvalsen 13 på virebåndets nedre del er der returvalser 2 2 for drift, understøttelse, strekking, og føring av båndene.

Av fig. 2-4 fremgår det at dukbåndet 11 ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter et øvre lag 23 med varptråder 24 som fortrinnsvis er slik strukket at de danner en glatt overside når de veves lxl med skuddtrådene 25. Det nedre lag 31 har varptråder 32 som er innrettet til å samvirke med skuddtrådene 34 i en 1 x 2 binding. De to lag 23 og 31 er sammenbundet ved hjelp av bindskudd 41, som i foreliggende tilfelle følger banen vist i fig. 2 og 4. Fortrinnsvis er de øvre skuddtråder 25 av en diameter som svarer til de øvre varptråders 24 diameter, og de nedre skuddtråder 34 har omtrent dobbelt så stor diameter som de øvre skuddtråder 25, og bindskuddet 41 er lik eller mindre enn den øvre skuddtråd 25. I alle tilfeller løper bindtråden over minst én varptråd 24 i det øvre lag og under minst én varptråd 32 i det nedre lag, fortrinnsvis på en slik måte at bindtråden 41 er begravet i flerlagsduken og ikke i vesentlig grad frilegges hverken på flerlagsdukens øvre masseside eller nedre maskinside.

Som vist i fig. 3 har varptråden eggformet tversnitt med en horisontal akse X i området 1,5 - 2,5 ganger lengden av vertikalaksen Y. Lengden av bunn-varptrådens 32 vertikalakse er i området 1,0 til 1,5 ganger de øvre varptråders 24 diameter, slik at tykkelsen av de øvre og nedre lag hhv 23 og 31, er omtrent den samme. F.eks. dersom de øvre varptråders diameter er en lengdeenhet, så vil vertikalaksen til varptrådene i bunnlaget være mellom 1,0 og 1,5 enheter i høyde og horisontalaksen vil være i området 1,5 - 2,5 enheter i bredde.

Fig. 4 viser veveskjemaet for duken på fig. 2, og det skal bemerkes at varptettheten til trådene 24 i det øvre lag 23 er betydelig større enn varptettheten til trådene 32 i det nedre lag 31, slik at der fremstår en tettere overflate mot massen som avsettes på duken. Det øvre lag 23 er en enkeltlag-konstruksjon med et vevemønster som repeteres på seks fag, og det nedre lag 31 er en enkeltlag-konstruksjon med et vevemøn-ster som repeteres på tre fag.

Forskjellige vevemønstre kan benyttes i de respektive lag, og det foretrekkes å anvende vevmønstre som repeteres på fra to til seks fag i hvert lag i betraktning av maskinens begrensninger i vevstolene for veving av duken. De øvre og nedre lag kan sammenføyes ved hjelp av bindtråder som følger mange forskjellige skjema for sammenveving, men det foretrekkes å anvende et arrangement der bindtrådene er begravet i de respektive øvre og nedre lag uten vesentlig frilegging av bindtrådene mot flerlagsdukens utvendige overflater.

Det eggformete tverrsnitt til den nedre varptråd øker i vesentlig grad dukens strekkfasthet i maskinretningen ved at duken på grunn av bunnen-varptrådenes større tverrsnittsareal får en større fasthet i varpretningen. Ved å forme duken slik at det eggformete tverrsnittets store akse er horisontal, vil trykket på bindtrådene mot denne varptråd fordeles over et større område og derved minske lokal slitasje på bindtråden og følgelig forlenge dukens levetid. Selv om tykkelsen til varptrådene i vertikalretningen ikke kan sammenliknes med bredden i horisontalretningen, innvirker den ikke på slitasje-egenskapene ettersom varptrådene i alle formingsduker sjelden gjennomslites fra bunnen, da de beskyttes av de fremstikkende bunnskudd. Hovedgrunnen til at de kjente, såkalt "3-lag"-formingsduker forkastes, er at de delamineres på grunn av sviktende bindtråder eller utslitte skudd.

Bruken av de eggformete varptråder gir større strekkfasthet uten å øke tykkelsen i det nedre lag. Derved forbedres dukens bøyelighet der den løper over foiler eller registervalser i formingspartiet. På grunn av de nedre varptråders mindre høyde vil således den tynnere duk bli mer bøyelig i maskinretningen og tillate "registeraktiviteter" der den løper på formingsbordet for å lette jevnere fordeling av fibrene i masselaget på bordet, for derved å gi en bedre papirkvalitet. Større bøyelighet i maskinretningen er ønskelig, det er ønskelig å unngå vesentlig bøyelighet i skuddretningen, for å unngå "oppkamming" av duken under drift. Av denne grunn foretrekkes bruk av et skudd med sirkulært tverrsnitt i begge lag for å maksimere dukens stivhet i skuddretningen. Topp-varptrådene har også sirkulært tverrsnitt for å gi en balansert konstruksjon med de sirkulære toppskudd.

Ved at der i de øvre og nedre lag 23 og 31 inntas varptråder av stort sett samme høyde, vil topplagets totale varp-tverrsnittsareal være omtrent lik bunnlagets. Det antas at man med bindingskonstruksjonen ifølge foreliggende oppfinnelse unngår en årsak til dannelse av indre spenninger og belastninger i flerlagsduk-materialet. I kjente duker der varptrådene i det nedre duklag har vesentlig større diameter enn varptrådene i det øvre lag, er det totale varp-tverrsnittsareal vesentlig større enn det øvre lagets. Derfor er forlengelsesmodulen til de to forskjellige duker forskjellig, og når flerlagsduken trees rundt ledevalsene ved papirmaskinens formingsende, vil bøyningen av lagene skape spenninger og belastninger og påkjenninger som tillater en viss grad av relativ langsgående forskyvning mellom det øvre og nedre lag, hvilket påvirker bindskuddtrådene på en slik måte at sannsyn-ligheten for tidlig svikt øker på grunn av indre skjærkrefter i bindtrådene før det tidspunkt når duken ellers ville være klar for utskifting på grunn av slitasje på det nedre lag.

Med duken ifølge foreliggende oppfinnelse vil de eggformete varptråder, som har mindre varptetthet enn i det øvre lag, bidra til en åpenhet i det nedre lag som minsker dukens tilbøyelighet til å holde på vannet. Den åpnere binding i det nedre lag gir rikelig med åpne mellomrom på undersiden for å sette det øvre lagets underside under sug-påvirkning gjennom det nedre lag. På denne måte forbedres effektiviteten av vann-uttrekkingen fra massen uten ugunstig innvirkning på overflatetettheten til papirhanen som formes på duken.

Ved å tilveiebringe en duk av denne karakter vil den mindre tykkelse i det nedre lag eliminere tendensen i konvensjonelle trelags-formingsduker til å medbringe en betydelig vannmengde som er trukket ut fra massen. En har funnet at ca. 60 % av den konvensjonelle formingsduk er tomrom som kan medbringe dette uttrukne vann. Foreliggende oppfinnelse minsker volumet av dette tomrom og letter avgangen av vannet som medføres i rommet. Ved bruk av den eggformete bunn-varptråd vil dessuten dukens totale tykkelse bli mindre og følgelig vil det totale innvendige volum som kan inneholde tomrommet også bli mindre. Dette minimerer dukens evne til å holde på vannet.

En har funnet at i et konvensjonelt formingsparti oppviser massens øvre overflate en større tørrhetsgrad enn den overflate som ligger an mot viren ved formingspartiets utløpsende. En har funnet at denne forskjell i tørrhet mellom masselagets motsatte overflater kan skyldes ikke bare den omstendighet at lagets øvre overflate er frilagt mot atmosfæren, mens den nedre overflate ligger an mot dukens overflate, men også at masselagets nedre overflate trekker til seg vann som har fulgt med duken på grunn av kapillarvirk-ning. Slik gjenfukting av masselaget er uønsket, ikke bare på grunn av den økete fuktighetsgradient i masselaget, men også fordi den økete fuktighet minsker papirmaskinens yteevne i formingspartiet. Foreliggende oppfinnelse minsker mengden av medbrakt vann i formingsduken og minsker derved mengden av uønsket gjenfukting av banen ved formingspartiets utløpsende.

Som vist i tegningene gjør arrangementet av bindskuddene i duken det mulig for duken å bøye rundt føringselementet i papirmaskinen uten at bindskuddene utsettes for overdreven slitasje. Bindskuddene kan derfor ha mindre diameter enn både skudd- og varptrådene i de øvre og nedre lag, og de rager ikke utenfor dukens øvre og nedre overflater. Maskin-slitasjen på duken er således begrenset til hoved-bestandelene i dukens nedre lag og særlig de frilagte skuddtråder på undersiden av det nedre lag som har større diameter og tåler større slitasje enn bindtrådene. Det mindre antall eggformete varptråder i dukens nedre lag er valgt slik at man får en motstand mot forlengelse som kan sammenliknes med den motstand som ytes av det større antall varptråder i dukens øvre lag, slik at modulen til den øvre og nedre duk i maskinretningen er stort sett den samme og de mindre spenninger og deformasjoner som ellers ville opptre i flerlagsduken er minimert.

Det øvre lag gir en glatt dukflate på dukens masseside, slik at man får en papirbane som har en tett og glatt overflatestruktur. Det nedre lag gir på den annen side en åpen duk med en høy grad av porøsitet med betydelige tomrom som muliggjør ekstrahering av den frie fuktighet fra massen gjennom dukens maskinside. Konstruksjonen i hvert lag er slik valgt at den gir sammenliknbare forlengelsesmoduli i varpretningen, for derved å minimere påkjenningene i flerlagsduken når den settes under spenning.

Selv om en spesiell utføringsform av foreliggende oppfinnelse er vist og beskrevet, kan endringer og modifika-sjoner utføres i denne innenfor rammen av de følgende krav.

Claims (5)

1. Formingsduk for bruk ved våtenden av en papirmaskin for å oppta våt masse og danne denne til en konsolidert bane ved å befordre utstrømning av det frie vanninnhold i den våte masse, omfattende en flerlagsduk med en bredde som tilsvarer bredden av papirmaskinen og en lengde i form av en kontinuerlig sløyfe som svarer til lengden av dukens bevegelsesbane gjennom papirmaskinen, karakterisert ved at flerlagsdukens øverste lag omfatter en selvbærende bindingskonstruksjon som har monofilament-varptråder av en gitt diameter sammenvevet med skuddgarn i et bindingsmønster som er valgt for å gi den ønskete overflatetekstur i papiret som fremstilles av banen som dannes på duken, at det nederste lag av flerlagsduken omfatter en rekke stort sett eggformete varptråder som har en vertikal dimensjon i området 1,0 til 1,5 ganger diameteren til varptrådene i det øverste lag, og skuddtråder som er sammenvevet med de eggformete varptråder for å gi en selvbærende dukkonstruksjon som utmerker seg ved en høy grad av porøsitet uten vesentlige tomrom, at de eggformete varptråder i det nedre lag har en horisontal bredde i skuddretningen som er vesentlig større enn nevnte vertikale dimensjon, og at bindskuddtråder sammenbinder de øvre og nedre lag og er sammenvevet med det øvre lag nær en skuddtråd i det øvre lag ved et punkt der skuddgarnet løper over en varptråd i det øvre lag, og er sammenvevet med det nedre lag nær en skuddtråd i det nedre lag ved et punkt der skuddtråden i det nedre lag løper under en eggformet varptråd i det nedre lag.

2. Duk ifølge krav 1, karakterisert ved at hvert av de øvre og nedre lag har en enkeltlag-bindings-konstruksj on.

3. Duk ifølge krav 2, karakterisert ved at hvert av lagene har et bindingsmønster som repeteres på minst to fag, og at bindskuddtråden løper over minst én varptråd i det øvre lag og minst under en varptråd i det nedre lag.

4. Duk ifølge krav 1, karakterisert ved at bindskuddtrådene har samme eller mindre diameter enn skuddtrådene i det øvre lag, og at bindskuddtråden løper over minst én varptråd i det øvre lag og under minst én varptråd i nedre lag.

5. Vireformer, karakterisert ved at den omfatter et konstruksjons-rammeverk, en innløpskasse innrettet til å inneholde og utporsjonere masse-oppslemmingen, en brystvalse, en guskvalse, et formingsdukbånd som strekker seg endeløst mellom brystvalsen og guskvalsen i et rett strekk, awanningselement og bærekonstruksjoner som ligger under det rette strekk omfattende sugeinnretninger for uttrekking av væske fra oppslemmingen, midler til å påføre sugepulser på oppslemmingen idet den løper over sugekassene for å forsere fjerningen av væske, idet formingsdukbåndet omfatter en formingsduk ifølge krav 1.