SE466108B

SE466108B - Dewatering felt for use as a press felt in the wet press section of a paper-making machine

Info

Publication number: SE466108B
Application number: SE8802154A
Authority: SE
Inventors: J L Olsson
Original assignee: Nordiskafilt Ab
Priority date: 1988-06-09
Filing date: 1988-06-09
Publication date: 1991-12-16
Also published as: SE466108C; SE8802154D0; SE8802154L

Abstract

Wet press felt intended for paper-making machines and comprising at least an upper layer 6 of staple fibres and the like, directed towards the paper web 4, and a second layer. The second layer 7 forms a barrier layer which is so configured that, during the compression phase in the press nip in the wet press section of the paper-making machine, water can be pressed through the second layer 7, whereas, during the expansion phase downstream of the press nip, it is prevented from flowing back to the upper layer and to the paper web. <IMAGE>

Description

466 108 torkpartiet. Energiåtgången är betydligt högre i torkpartiet än i presspartiet. 466 108 torkpartiet. Energy consumption is significantly higher in the drying section than in the press section.

I pappersmaskinens pressparti pressas det formade arket till . högre torrhalt genom upprepade pressningar, vanligen i valspressnyp.In the press section of the paper machine, the shaped sheet is pressed. higher dry matter content by repeated presses, usually in roller press nips.

Arket frammatas genom pressnypet tillsammans med en eller flera änd- lösa, textila vävnader, vanligtvis benämnda pressfiltar eller våtfil- tar. Pressfilten är normalt uppbyggd av ett mjukt ytskikt närmast pap- persbanan, vilket ytskikt redan vid relativt låga presstryck komprime- ras till stumhet utan luftvolym. Under ytskiktet är vanligen anordnad en basväv, som är avsedd att bibehålla stor del av sin porvolym, även när filten utsättes för maximalt presstryck. Ändamålet därmed är att denna filtdel skall upptaga en optimal mängd vatten från pappersbanan vid banans och filtens sammanpressning i pressnypet och efter detta kvarhålla så mycket som möjligt av det utpressade vattnet, som på lämpligt sätt sedan avges, innan filten återinföres i pressnypet.The sheet is fed through the press nip together with one or more endless, textile fabrics, commonly referred to as press blankets or wet blankets. The press felt is normally made up of a soft surface layer closest to the paper web, which surface layer is compressed even at relatively low press pressures to dullness without air volume. Below the surface layer, a base fabric is usually arranged, which is intended to maintain a large part of its pore volume, even when the felt is subjected to maximum pressing pressure. The purpose of this is that this felt part should absorb an optimal amount of water from the paper web during the compression of the web and the felt in the press nip and after this retain as much as possible of the squeezed water, which is then suitably discharged before the felt is reintroduced into the press nip.

I en numera vanlig, speciell typ av valspressar har den undre pressvalsen försetts med hålrum i form av sughål med undertryck, längsgående spår (s.k. Venta eller rillad vals) eller blindborrade hål. Hålrummen i en sådan vals ersätter helt eller delvis filtens bas- del eller kompletterar denna som vattenmottagande medium, när pappers- ark och filt sammanpressas i pressnypet. Det är normalt att använda rillade och blindborrade pressvalsar i slutet av presspartiet, vid höga linjetryck och vid höga hastigheter.In a now common, special type of roller press, the lower press roller has been provided with cavities in the form of suction holes with negative pressure, longitudinal grooves (so-called Venta or grooved roller) or blind-drilled holes. The cavities in such a roller completely or partially replace the base part of the felt or supplement it as a water-receiving medium, when sheets of paper and felt are compressed in the press nip. It is normal to use grooved and blind-drilled press rolls at the end of the press section, at high line pressures and at high speeds.

När pappersarket införes i pressnypet tillsammans med en eller flera pressfiltar, pressas vattnet från fiberbanan in i filten och sedan, tillsammans med den luftmängd som finns i filtens ytskikt, bakåt in i basvävens hålvolym och/eller till hålvolym i pressvalsen.When the sheet of paper is inserted into the press nip together with one or more press blankets, the water from the fibrous web is pressed into the felt and then, together with the amount of air present in the surface of the felt, back into the hole volume of the base fabric and / or to hole volume in the press roll.

En del vatten kan också strömma framåt eller bakåt i filtens längd- riktning inuti filten. Förhållandet mellan dessa strömningsriktningar beror bl.a. på maskinhastighet och filtens konstruktion och förmåga att hantera det från arket utpressade vattnet.Some water can also flow forwards or backwards in the longitudinal direction of the blanket inside the blanket. The relationship between these flow directions depends, among other things, on on machine speed and the design of the blanket and the ability to handle the water squeezed out of the sheet.

Flera teorier har framlagts om vad som sker hos pappersark och filt under själva pressningsförloppet. Det pålagda nyptrycket är Å 466 108 lika för både pappersark och filt, medan däremot det hydrodynamiska trycket är betydligt högre i arket än i filten. Denna tryckskillnad utgör drivkraften för transporten av vattnet från arket till filten.Several theories have been presented about what happens to sheets of paper and felt during the actual printing process. The applied nip pressure is Å 466 108 equal for both sheets of paper and felt, while the hydrodynamic pressure is significantly higher in the sheet than in the felt. This pressure difference constitutes the driving force for the transport of the water from the sheet to the blanket.

Den minimala tjockleken hos arket och filten uppträder troligen sam- tidigt och något efter pressnypets mitt och vid maximalt totalt nyp- tryck. Vid samma tillfälle anses arket ha sin maximala torrhalt.The minimum thickness of the sheet and felt probably occurs simultaneously and slightly after the middle of the press nip and at maximum total nip pressure. At the same time, the sheet is considered to have its maximum dry matter content.

Därefter påbörjas expansionen i såväl ark som filt. Vid denna expan- sion bildas undertryck i pappersarket och i filtens ytskikt, vilka båda varit totalkomprimerade under det maximala presstrycket. Till- gängligt vatten strömmar tillbaka från filtens inre och bakre skikt till filtens ytskikt och vidare in i arket för att återställa tryck- balansen. Denna fas utgör drivkraften till s.k. återvätning.Then the expansion begins in both sheets and felt. During this expansion, negative pressure is formed in the sheet of paper and in the surface layer of the felt, both of which have been totally compressed under the maximum press pressure. Available water flows back from the inner and back layers of the blanket to the surface of the felt and further into the sheet to restore the pressure balance. This phase constitutes the driving force for the so-called rewetting.

I hitintills kända filtkonstruktioner är det vanligt, att filten tillverkas med betydligt tätare rätsida mot pappersbanan än baksida och det har inte varit ovanligt, att man använt längsoriente- rade fibrer på rätsidan. De höga kapillärkrafterna tillsammans med filtstrukturens största undertryck under expansionsfasen har dragit till sig vatten från en öppen baksida mot rätsidan, varvid under- trycket snabbt sjunker i ytskiktet. När därvid arkets undertryck blir betydligt större och flödesmotståndet i filtens kontaktyta mot pap- persarket blir lågt, medför detta en hög återvätning och en låg pap- perstorrhalt.In hitherto known felt constructions, it is common for the felt to be manufactured with a much denser right side towards the paper web than the back side, and it has not been uncommon to use longitudinally oriented fibers on the right side. The high capillary forces together with the greatest negative pressure of the felt structure during the expansion phase have attracted water from an open back towards the right side, whereby the negative pressure drops rapidly in the surface layer. When the negative pressure of the sheet becomes significantly greater and the flow resistance in the felt's contact surface against the paper sheet becomes low, this results in a high rewetting and a low paper dry content.

Syftet med föreliggande uppfinning är att skapa och framför allt att bibehålla så stort undertryck som möjligt i filtens ytskikt mot pappersbanan under expansionsfasen genom att motverka vattenflöde inifrån filten till den mot pappersbanan vända rätsidan. Detta syfte- mål har uppnåtts enligt föreliggande uppfinning, genom att filten är försedd med ett “spärrskikt" med högt flödesmotstånd i filtens tjock- leksriktning. Detta "spärrskikt" kan utgöra något av skikten under yt- skiktet. Vid användning i s.k. Venta-pressnyp eller liknande utgör "spärrskiktet" företrädesvis filtens, mot den undre pressvalsen vända, bottenskikt. Vid filtens kompressionsfas förmår det relativt höga valspresstrycket att pressa vatten och luft från arket och filtens yt- struktur genom detta "spärrskikt". Vid expansionsfasen kan inte det betydligt lägre undertrycket i filtens ytstruktur att återföra vatten 466 108 och luft genom "spärrskiktet" mot ytskiktet. I vissa utföringsformer av uppfinningen utgöres "spärrskiktet“ av en tät struktur med höga kapillärkrafter. Efter filtens inkörning, när avvattningsprocessen har nått sin jämvikt eller fortvarighetstillstånd får “spärrskiktet" rela- tivt ytskiktet ett högre undertryck, som drar till sig vattnet från mellanliggande basvävsdel och binder vatten till en effektiv tätning för filtytstrukturen och pappersarket.The object of the present invention is to create and above all to maintain as great a negative pressure as possible in the surface layer of the felt against the paper web during the expansion phase by counteracting water flow from inside the felt to the straight side facing the paper web. This object has been achieved according to the present invention, in that the felt is provided with a "barrier layer" with high flow resistance in the thickness direction of the felt.This "barrier layer" can constitute one of the layers below the surface layer. or the like, the "barrier layer" is preferably the bottom layer of the felt facing the lower press roll.In the compression phase of the felt, the relatively high roll press pressure is able to force water and air from the sheet and the surface structure of the felt through this "barrier layer". in some embodiments of the invention, the "barrier layer" is a dense structure with high capillary forces. the pressure in the surface structure of the felt to return water 466 108 and air through the "barrier layer" to the surface layer. After the felt is run in, when the dewatering process has reached its equilibrium or state of permanence, the "barrier layer" relative to the surface layer receives a higher negative pressure, which attracts the water from the intermediate base fabric part and binds water to an effective seal for the felt surface and paper sheet.

Samtidigt som flödesmotståndet i "spärrskiktet" är högt i skiktets tjockleksriktning, kan det vara en fördel med lågt flödesmot- stånd i skiktets löpriktning, så att vatten lätt kan strömma i denna riktning.While the flow resistance in the "barrier layer" is high in the thickness direction of the layer, it can be an advantage to have low flow resistance in the running direction of the layer, so that water can easily flow in this direction.

Enligt en första utföringsform består "spärrskiktet" av en fibervadd, vars fibrer är väsentligen orienterade i filtens löprikt- ning. Dessa "staplade fibrer" utgör en effektiv begränsning mot vattenströmning i skiktets tjockleksriktning, men vattnet kan relativt obehindrat ströma i kanalerna mellan fibrerna i fibrernas längdrikt- I en andra utföringsform kan "spärrskiktet" bestå av fina filamenttrådar, orienterade i filtens längdriktning. Dessa fina fila- menttrådar med en diameter företrädesvis mindre än 0,14 mm, kan vara sammanbundna till filamentknippen med ingen eller relativt låg tvinn- snodd. Filamenttrådarna kan ingå som ett undre skikt i en flerlagrad basväv. Vid s.k. laminerade filtar med två basvävar kan de fina fila- menttrådarna ingå som längstrådar i den undre basväven. I denna ut- föringsform, liksom i den första utföringsformen, utgör filamentens respektive fibrernas längsorientering en effektiv spärr mot luft och vattenströmning i skiktets tjockleksriktning, medan strömningsmotstån- det längs fibrerna är lågt. Genom de tätstaplade filamenten respektive fibrerna blir kapillärkrafterna höga i tjockleksriktningen, vilket bidrar dels till att suga åt sig vatten dels till behålla detta vatten som en effektiv spärr mot vattenflöde från en exempelvis rillad undre pressvals.According to a first embodiment, the "barrier layer" consists of a fiber batt, the fibers of which are substantially oriented in the running direction of the felt. These "stacked fibers" constitute an effective restriction against water flow in the thickness direction of the layer, but the water can flow relatively unhindered in the channels between the fibers in the longitudinal direction of the fibers. In a second embodiment, the "barrier layer" may consist of fine filaments threaded in the longitudinal direction of the felt. These fine filament threads, preferably less than 0.14 mm in diameter, can be connected to filament bundles with no or relatively low twine. The filament yarns can be included as a lower layer in a multi-layered base fabric. At s.k. laminated blankets with two base fabrics, the fine filament threads can be included as longitudinal threads in the lower base fabric. In this embodiment, as in the first embodiment, the longitudinal orientation of the filaments and fibers respectively constitutes an effective barrier against air and water flow in the thickness direction of the layer, while the flow resistance along the fibers is low. Due to the densely stacked filaments and fibers, the capillary forces become high in the thickness direction, which contributes partly to absorbing water and partly to retaining this water as an effective barrier against water flow from a, for example, grooved lower press roll.

Enligt en tredje utföringsform består "spärrskiktet" av ett extremt hydrofilt, polymert material med stor vattenhållningsförmåga.According to a third embodiment, the "barrier layer" consists of an extremely hydrophilic, polymeric material with high water holding capacity.

Det hydrofila materialet kan förekomma som fibrer eller filament, 466 188 och kan kombineras med de beskrivna första och andra utföringsformer- na. Vanligt hydrofilt material är användbart, men effekten kan för- stärkas med s.k. superabsorbent material. Enligt denna utföringsform binder det hydrofila materialet vatten och spärrar effektivt mot vattenflöde från filtens bottensida.The hydrophilic material may be present as fibers or filaments, 466 188 and may be combined with the described first and second embodiments. Ordinary hydrophilic material is useful, but the effect can be enhanced with so-called superabsorbent material. According to this embodiment, the hydrophilic material binds water and effectively blocks water flow from the bottom of the felt.

Avvattningsfilten kan i sin enklaste utföringsform bestå av ett första skikt - ytskiktet - och ett andra skikt - spärrskiktet - beläget under ytskiktet. Vanligtvis ingår dessutom åtminstone en bas- vävnad i likhet med förhållandet vid tidigare kända filtar. “Spärr- skiktet“ kan ingå i denna basväv, men det kan även utgöras av ett helt separat skikt, som är fastnålat eller på annat sätt förenat med bas- väven. Ytterligare vaddskikt utöver de nämnda skikten kan också ingå i avvattningsfilten.The dewatering felt can in its simplest embodiment consist of a first layer - the surface layer - and a second layer - the barrier layer - located below the surface layer. In addition, at least one base fabric is usually included, similar to the situation with previously known blankets. The "barrier layer" can be included in this base fabric, but it can also consist of a completely separate layer, which is pinned or otherwise connected to the base fabric. Additional wadding layers in addition to the mentioned layers can also be included in the dewatering blanket.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas närmare med hän- visning till den bifogade ritningen, som visar ett pressnyp med en filt, försedd med ett "spärrskikt" av längsorienterade fibrer enligt den första utföringsformen.The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawing, which shows a press nip with a felt, provided with a "barrier layer" of longitudinally oriented fibers according to the first embodiment.

I pressnypet 1 ingår en övre pressvals 2 och en undre press- vals 3. Den undre pressvalsen 3 är företrädesvis försedd med hålrum i form av sughål med undertryck, längsgående spår (s.k. Venta eller ril- lad vals) eller blindborrade hål. Genom pressnypet 1 föres en pappers- bana 4 och en filt 5. Filten 5 består av ett första skikt 6 (ytskikt) av en icke-vävd vadd, belägen i direkt kontakt med pappersbanan 4. På motsatta sidan av filten 5 är anordnat ett andra skikt 7 (spärrskikt), bestående av en icke-vävd vadd med fibrer orienterade väsentligen i filtens löpriktning 8. Mellan de båda vaddskikten 6, 7 är dessutom anordnad en basväv 9, enkellagrad eller dubbellagrad. Pressnypets funktion kan indelas i två faser. Under den första fasen 10 komprime- ras såväl pappersbanan som filten genom det presstryck, som åstadkom- mes mellan pressvalsarna. Vid denna kompressionsfas 10 pressas pap- persbanan 4 och det första skiktet (ytskiktet) 6 till i det närmaste absolut stumhet, dvs. merparten av porvolymen och dess innehåll av vatten och luft försvinner från dessa delar. Även det andra skiktet 466 108 (spärrskiktet) 7 komprimeras kraftigt under kompressionsfasen 10, medan den vanligen något mer inkompressibla basväven 9 bibehåller en del av sin porvolym. Vatten och luft pressas från banan 4 och ytskik- tet 6 delvis ner i basvävens 9 begränsade porvolym och delvis vidare genom "spärrskiktet“ 7 ner i hålrummen i undre pressvalsen 3. Vatten och luft kan passera "spärrskiktet" 7 med hjälp av det höga press- tryck, som appliceras i pressnypet 1 mellan pressvalsarna 2, 3. När pappersbanan 4 och filten 5 komprimerats maximalt något efter press- nypets 1 mittpunkt 11, anses pappersbanan 4 ha sin maximala torrhalt.The press nip 1 includes an upper press roll 2 and a lower press roll 3. The lower press roll 3 is preferably provided with cavities in the form of suction holes with negative pressure, longitudinal grooves (so-called Venta or grooved roll) or blind-drilled holes. A paper web 4 and a felt 5 are passed through the press nip 1. The felt 5 consists of a first layer 6 (surface layer) of a non-woven wadding, located in direct contact with the paper web 4. On the opposite side of the felt 5 a second layer 7 (barrier layer), consisting of a non-woven batt with fibers oriented substantially in the running direction of the felt 8. Between the two batt layers 6, 7, a base fabric 9, single-layer or double-layer, is also arranged. The function of the press nip can be divided into two phases. During the first phase 10, both the paper web and the felt are compressed by the press pressure created between the press rollers. In this compression phase 10, the paper web 4 and the first layer (surface layer) 6 are pressed to almost absolute dullness, i.e. most of the pore volume and its water and air content disappear from these parts. The second layer 466 108 (barrier layer) 7 is also strongly compressed during the compression phase 10, while the usually slightly more incompressible base fabric 9 retains a part of its pore volume. Water and air are forced from the web 4 and the surface layer 6 partly down into the limited pore volume of the base fabric 9 and partly further through the "barrier layer" 7 into the cavities in the lower press roll 3. Water and air can pass the "barrier layer" 7 by means of the high press pressure, which is applied in the press nip 1 between the press rolls 2, 3. When the paper web 4 and the felt 5 have been compressed maximally slightly after the center point 11 of the press nip 1, the paper web 4 is considered to have its maximum dry content.

Därvid inleds den andra fasen, expansionsfasen 12. Pappersbanan 4 och filten 5 expanderar, utan att luft erhåller tillträde och undertryck bildas i filtens olika delar. Det största undertrycket bildas i vadd- skikten 6 och 7, som varit totalkomprimerade under det maximala press- trycket. För att balansen skall återställas, strömmar tillgängligt vatten in i delarna med det största undertrycket. I "spärrskiktet" 7 bildas stort undertryck samtidigt som skiktet genom de längsorientera- de fibrerna har hög kapillärkraft i tjockleksriktningen. “Spärrskik- tet" 7 drar till sig vatten från basväven 9 och hålrummen i underval- sen 3. Detta vatten kan sedan strömma i skiktets längdriktning på grund av det låga flödesmotstånd, som finns i denna riktning. Under- trycket i ytskiktet 6 bibehålles i väsentlig grad genom att "spärr- skiktet“ 7 med sitt höga flödesmotstånd i tjockleksriktningen, sitt vatteninnehåll och den rådande stora kapillärkraften effektivt hindrar vatten att tränga igenom från skiktets 7 baksida och in i ytskiktet 6 genom det undertryck som bildas i detta. Därmed kan inte heller pap- persbanan 4 återvätas i nämnvärd grad och som resultat erhåller man ett pappersark med högre torrhalt än vad som eljest skulle ha varit möjligt.The second phase begins, the expansion phase 12. The paper web 4 and the blanket 5 expand, without air gaining access and negative pressure being formed in the different parts of the blanket. The greatest negative pressure is formed in the wadding layers 6 and 7, which have been completely compressed during the maximum pressing pressure. In order for the balance to be restored, available water flows into the parts with the greatest negative pressure. In the "barrier layer" 7 a large negative pressure is formed at the same time as the layer through the longitudinally oriented fibers has a high capillary force in the thickness direction. The "barrier layer" 7 attracts water from the base fabric 9 and the cavities in the lower roll 3. This water can then flow in the longitudinal direction of the layer due to the low flow resistance present in this direction. The negative pressure in the surface layer 6 is maintained in significantly by the "barrier layer" 7 with its high flow resistance in the thickness direction, its water content and the prevailing large capillary force effectively preventing water from penetrating from the back of the layer 7 and into the surface layer 6 by the negative pressure formed therein. As a result, the paper web 4 cannot be re-wetted to any appreciable degree and as a result a paper sheet with a higher dry content than would otherwise have been possible is obtained.

De längsorienterade fibrerna i "spärrskiktet" 7 kan utbytas mot andra utföringsformer såsom anges i underkraven. Likaså kan "spärrskiktet“ placeras i annat läge av filtens tjocklek, dock alltid under ytskiktet.The longitudinal fibers in the "barrier layer" 7 can be exchanged for other embodiments as stated in the subclaims. Likewise, the "barrier layer" can be placed in another position by the thickness of the felt, but always below the surface layer.

Claims

JT; O \ O \ ... s CD P A T E N T K R A V

A drainage blanket for use as a press blanket in the wet press section of a paper machine and consisting of at least two layers, namely a first layer (6) of staple fibers or interwoven yarns, which first layer (6) in the use position of the blanket is facing and adjacent the material (4) to be dewatered, and a second layer (7), characterized in that the second layer (7) after the run-in of the felt, when the dewatering process has reached its state of permanence, constitutes a barrier layer relative to the first layer high flow resistance in its thickness direction, which flow resistance in the second layer (7) is such that the water and the air which are pressed through the second layer (7) by the roll press pressure, at the fibrous web (4) and the felt (5) compression is prevented to flow back through the second layer (7) to a significant extent, when negative pressure arises during the expansion of the felt (5) after the press nip (1).

Drainage felt according to Claim 1, characterized in that the second layer (7) in the position of use of the felt constitutes the bottom layer and faces the lower press roll (3) of the press rollers (2, 3) forming the wet part press nip (1). ).

Drainage felt according to claim 1, characterized in that the second layer (7) has a low flow resistance relative to the first layer (6) in the running direction (8) of the felt (5).

Drainage blanket according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the second layer (7) consists of a fiber batt, the fibers of which are oriented substantially in the direction of running of the blanket. _

Drainage felt according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the second layer (7) consists of substantially untwisted bundles of fine filament threads oriented in the longitudinal direction of the felt (5).

Drainage felt according to claim 5, in which felt (5) also comprises at least one woven base fabric (9) below the first layer (6), characterized in that the fine filament threads are included as at least one layer in a base fabric (9). CO 466 1Û8

7. Drainage blanket according to claim 1, characterized in that the second layer (7) consists of extremely hydrophilic material with a high water holding capacity.

Drainage felt according to claim 7, characterized in that the hydrophilic material at least deïvis consists of superabsorbent material. q-