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Dokumentenidentifikation DE19859583A1 29.06.2000
Titel Papiermaschinensieb für die Naßpartie einer Papiermaschine
Anmelder Voith Fabrics Heidenheim GmbH & Co.KG, 89522 Heidenheim, DE
Erfinder Westerkamp, Arved H., Dipl.-Ing. (FH), 89522 Heidenheim, DE
Vertreter Kern, Brehm & Partner GbR, 81369 München
DE-Anmeldedatum 22.12.1998
DE-Aktenzeichen 19859583
Offenlegungstag 29.06.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.06.2000
IPC-Hauptklasse D21F 1/10
IPC-Nebenklasse D21F 7/08   D03D 11/00   
Zusammenfassung Aus der Praxis sind Papiermaschinensiebe zahlreicher Konstruktionsarten bekannt, bei denen die zum Papier gerichtete Oberfläche des Siebes durch die von der Bindung vorgegebene Struktur bestimmt wird. Das neue Papiermaschinensieb soll die topographische Markierneigung auf ein Minimum reduzieren und die Retentionswerte während der Papierproduktion verbessern.
Erfindungsgemäß ist die eine, zum Papier gerichtete Seite (18) des Gewebes (16) vollständig mittels einer Vliesschicht (20) bedeckt, wobei die Vliesschicht (20) vorzugsweise aus Kunststoff-Schmelzfasern besteht und vorzugsweise durch eine Wärme-/Druckbehandlung eine dauerhafte Bindung mit dem Gewebe (16) eingeht.
Herstellung von markierungsfreien Papiermaschinensieben.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Papiermaschinensieb für die Naßpartie einer Papiermaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Papiermaschinensiebe, welche ein- oder mehrlagig oder in Form eines Verbundgewebes ausgebildet sein können, sind aus der Praxis bekannt. Sie dienen dazu, eine wäßrige Fasersuspension zu entwässern und diese zur Pressenpartie der Papiermaschine zu leiten.

Die bekannten Papiermaschinensiebe aller Konstruktionsarten zeichnen sich dadurch aus, daß die zum Papier gerichtete Seite des Siebes durch die von der Bindung des Gewebes her vorgegebene Struktur bestimmt wird. Die Oberflächenstruktur des Gewebes soll möglichst keine Markierungen auf dem Papier hinterlassen. Somit sind reduzierte topographische Markierungen des Siebes bei empfindlichen Papiersorten besonders gefragt. Bei den bekannten Papiermaschinensieben ist die vom Papierhersteller geforderte Rückhaltefähigkeit, auch Retention genannt, in bezug auf Fasern sowie Hilfs- und Zusatzstoffe oftmals nicht ausreichend. Darüberhinaus kann es durch die Entwässerungs- und Leitelemente der Papiermaschine von der Lauf oder Verschleißseite des Gewebes her zu Auswaschungen kommen, welche ebenfalls zu verringerten Retentionswerten führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Papiermaschinensieb der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem die topographische Markierneigung auf ein Minimum reduziert ist und die Retentionswerte bei der Papierproduktion verbessert sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Papiermaschinensieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß ist eine Vliesschicht vollständig auf die eine, zum Papier gerichtete Seite des Gewebes aufgebracht. Die Vliesschicht besteht nicht mehr aus einzelnen, miteinander verwobenen Fäden und weist daher eine völlig gleichmäßige Oberfläche auf. Darüber hinaus läßt sich die Durchlässigkeit des Vlieses über die Faserorientierung und den Aufbau des Vlieses einstellen. Daraus folgt, daß das mit einem derartigen Papiermaschinensieb erzeugte Papier so gut wie markierungsfrei herstellbar ist und daher höchsten Ansprüchen genügt. Daraus folgt ferner, daß die Rückhaltefähigkeit der Fasern und der Hilfs- sowie Zusatzstoffe der Faserstoffsuspension in Abhängigkeit der Dichte bzw. der Porengrößen des gewählten Vlieses weitgehend eingestellt werden kann. Dies gilt auch für die Fähigkeit der Vliesschicht, die Faserstoffsuspension zu entwässern.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Vliesschicht dauerhaft komprimiert und weist eine konstante Dicke von vorzugsweise 0,1 bis 1 mm sowie eine gleichmäßige Durchlässigkeit auf. Eine konstante Dicke der Vliesschicht trägt mit zur Markierungsfreiheit des Papiers bei. Eine gleichmäßige Durchlässigkeit der Vliesschicht ermöglicht auch ein gleichmäßiges Entwässern der Fasersuspension und damit eine weitgehend homogene Konsistenz der zur Pressenpartie der Papiermaschine geführten Fasern.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung besteht die Vliesschicht aus Kunststoff- Schmelzfasern, wie beispielsweise Polyethylenterephthalat, Polyamid, Polyethylen, Polypropylen, Polybutylenterephthalat sowie Kombinationen der genannten Materialien. Derartige Kunststoff- Fasern ermöglichen, wie nachstehend noch erläutert wird, eine Wärmebehandlung und damit ein leichtes Aufbringen der Vliesschicht auf die Oberseite des Gewebes.

Vorteilhafterweise ist die Oberfläche der Vliesschicht dauerhaft topographisch, vorzugsweise durch kreisrunde, dreieckige oder rechteckige Vertiefungen, oder mit Hilfe von physikalischen/chemischen Oberflächenbehandlungsverfahren hydrophil, hydrophob, antistatisch oder schmutzabweisend gestaltet bzw. ausgebildet. Die gewählten Topographien können unabhängig von dem Aufbau des Gewebes nach Wunsch des Papierherstellers durch einfache Gestaltung der Oberfläche der Vliesschicht auf dem Papier vorgenommen werden. Insofern ist es möglich, bestimmte Muster auf dem Papier unabhängig von der Struktur des Gewebes durch entsprechende Ausbildung der Vliesschicht vorzusehen. Dadurch kann die Struktur des Papiers in nahezu jeder beliebigen Weise gestaltet werden.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist die Vliesschicht von Poren durchdrungen, wobei sich die Poren zum Gewebe hin verjüngen oder erweitern können. Durch die Porengröße ist insbesondere die Rückhaltefähigkeit des gesamten Papiermaschinensiebes sowie die Oberflächentopographie gezielt einstellbar und an die Größe der Fasern, welche zurückgehalten werden sollen, anpaßbar.

Vorteilhafterweise weist das Gewebe auf seiner einen, zum Papier gerichteten Seite Fäden auf die in der Lage sind, mit der Vliesschicht eine bleibende Verbindung einzugehen, wobei die Fäden vorzugsweise aus Kunststoff-Schmelzfasern, wie z. B. Polyethylenterephthalat, Polyamid, Polyethylen, Polypropylen, Polybutylenterephthalat sowie Kombinationen der genannten Materialien, gefertigt sind. Damit können zumindest ein Teil der Fäden des Gewebes und das Material. aus dem die Vliesschicht gebildet ist, identisch sein und somit leicht eine bleibende Verbindung miteinander eingehen.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist die Vliesschicht durch ein Verbindungsmittel, vorzugsweise einen Schmelzkleber, auf dem Gewebe fixiert. Insbesondere kann die Vliesschicht durch eine Wärme-/Druckbehandlung eine dauerhafte Bindung mit dem Gewebe eingehen, wobei in Abhängigkeit der gewählten Materialien die Temperatur etwa zwischen 170 und 270°C und der Liniendruck etwa zwischen 10 und 50 N/mm beträgt. Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist die Vliesschicht mittels Ultraschall dauerhaft auf dem Gewebe fixiert, wobei die Schweißfrequenz etwa zwischen 27 und 72 MHz liegt. Der Vorteil der genannten Verfahren besteht darin, daß sich die Materialien teilweise ineinander lösen und somit eine enge Verbindung zwischen der Vliesschicht und dem Gewebe herbeigeführt wird. Der Vorteil des vorgenannten Ultraschallverfahrens besteht vor allem darin, daß nur die unmittelbare Schweißstelle erwärmt wird, die Umgebung der Schweißstelle hingegen kalt bleibt. Dadurch ist die Vliesschicht gezielt auf die Oberfläche des Gewebes aufbringbar und mit dieser verbindbar. Nicht gewünschte thermische Verformungen oder thermische Zersetzungen infolge einer zu hohen Temperatur treten weniger leicht auf und sind auf bestimmte Bereiche beschränkt.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Zeichnung 2 näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Teil eines Papiermaschinensiebes gemäß einer ersten Ausführungsform und

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch einen Teil eines Papiermaschinensiebes gemäß einer anderen Ausführungsform.

In Fig. 1 ist ein schematischer Längsschnitt, auch Schußschnitt genannt, durch einen Teil eines Papiermaschinensiebes 15 für die Naßpartie einer nicht gezeigten Papiermaschine dargestellt. Das Papiermaschinensieb 15 weist ein Gewebe 16 auf; das aus einer oberen, dem Papier (nicht gezeigt) zugewandten Lage von Schußfäden 1, 3, 5, 7, 9, 11 und 13 sowie aus einer unteren, der Papiermaschine zugewandten Lage von Schußfäden 2, 4, 6, 8, 10, 12 und 14 besteht.

Ferner weist das Gewebe 16 eine Reihe von Kettfäden 17 auf; von denen in Fig. 1 und 2 lediglich ein, die obere Lage von Schußfäden und die untere Lage von Schußfäden verbindender Kettfaden gezeigt ist.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, erstreckt sich der dargestellte Kettfaden 17 in Abhängigkeit von der Bindephase teilweise oberhalb der Schußfäden 1 und 3 der oberen Lage, teilweise zwischen den Schußfäden der oberen Lage und der unteren Lage, und zwar zwischen den Schußfäden 5 und 6, 7 und 8, 9 und 10, teilweise unterhalb zumindest eines Schußfadens der unteren Lage, im gewählten Ausführungsbeispiel unterhalb des Schußfadens 12, und teilweise wieder zwischen den Lagen der Schußfäden, nämlich zwischen dem Schußfaden 13 der oberen Lage und dem Schußfaden 14 der unteren Lage. Die eine Seite 18 mit den Schußfäden der oberen Lage des Gewebes ist zum Papier, die gegenüberliegende, andere Seite 19, also die untere Lage der Schußfäden, ist zur nicht dargestellten Papiermaschine gerichtet. Generell ist als Basisgewebe in Abhängigkeit vom Einsatzzweck jede ein- oder mehrlagige Gewebestruktur verwendbar.

Erfindungsgemäß ist auf der einen, oberen Seite 18 des Gewebes eine Vliesschicht 20 vorgesehen, welche diese eine Seite des Gewebes vollständig bedeckt.

Die durch die Vliesschicht 20 gebildete, papierberührende Lage, welche die wäßrige Fasersuspension aufnimmt, besitzt vorzugsweise eine fasertragende und entwässernde Funktion. Die durch das Gewebe 16 gebildete, zur Papiermaschine gerichtete und mit der Papiermaschine in Kontakt tretende Lage stellt das Verschleißvolumen des Siebes dar und unterstützt zusätzlich die Entwässerung des Vlieses. Das Gewebe 16 bildet gleichsam die kraftaufnehmende Lage des Papiermaschinensiebes 15, sie läuft über nicht gezeigte stehende Elemente der Papiermaschine und schützt die Vliesschicht 20 vor einem direkten Kontakt mit der Papiermaschine und damit vor Verschleiß.

Die Vliesschicht 20 ist dauerhaft komprimiert und weist eine im wesentlichen konstante Dicke von vorzugsweise 0,1 bis 1 mm sowie eine gleichmäßige Durchlässigkeit auf. Aus den Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß in den dargestellten Ausführungsbeispielen die Fasern der Vliesschicht im Bereich der Schußfäden 5, 7, 9, 11 und 13 der oberen Lage des Gewebes 16 weniger stark komprimiert sind als im Bereich oberhalb des Kettfadens 17 und der Schußfäden 1 und 3 der oberen Lage. Es ist klar, daß der Kettfaden 17 in der Praxis enger an den Schußfäden 1 und 3 der oberen Lage anliegt und, wenn überhaupt, nur unwesentlich über die durch die Schußfäden 5, 7, 9, 11 und 13 der oberen Lage gebildete Ebene vorsteht.

Die vorerwähnte dauerhafte Komprimierung der Vliesschicht kann zum Beispiel dadurch erfolgen, daß diese mit einer Kalandriereinrichtung zwischen zwei gegenläufenden Walzen einer Temperatur von 170 bis 270°C und einem Liniendruck von etwa 10 bis 50 N/mm ausgesetzt ist. Die genannten Temperatur- und Druckbereiche sind von den verwendeten Materialien abhängig.

Die Vliesschicht 20 besteht vorzugsweise aus Kunststoff-Schmelzfasern, wie beispielsweise Polyethylenterephthalat, Polyamid, Polyethylen, Polypropylen, Polybutylenterephthalat sowie Kombinationen der genannten Materialien. Die Oberfläche 21 der Vliesschicht 20 ist gemäß dem ersten, in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel als glatte Ebene und gemäß dem zweiten, in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel dauerhaft topographisch in Form quadratischer Vertiefungen gestaltet. Diese Gestaltung kann auch kreisrunde, dreieckige oder generell mehreckige Vertiefungen oder andere Formen (nicht gezeigt) umfassen. Dabei ist die Wahl der topographischen Struktur dem Einsatzzweck angepaßt. Die vorerwähnten kreisrunden Vertiefungen können beispielsweise einen Durchmesser von 0,1 bis 0,35 mm aufweisen. Vertiefungen in Form gleichschenkliger Dreiecke haben beispielsweise eine Schenkellänge von 0,1 bis 0,35 mm. Auch die Außenlängen mit rechteckiger, insbesondere quadratischer, Form können 0,1 bis 0,35 mm betragen. Die erwähnten Vertiefungen können eine Länge von bis zu 80% der Gesamtdicke der Vliesschicht aufweisen.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Vliesschicht von Poren durchdrungen. Diese können sich beispielsweise zum Gewebe 16 hin verjüngen oder verbreitern.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Oberfläche 21 der Vliesschicht 20 mit Hilfe von physikalischen/chemischen Oberflächenbehandlungsverfahren hydrophil, hydrophob, antistatisch oder schmutzabweisend ausgebildet. Dies kann beispielsweise durch Aufbringen geeigneter Chemikalien in Form von Schaum oder mit Hilfe von Tauchverfahren realisiert werden. Es ist klar, daß dabei die Oberflächenladungspotentiale der Vliesschicht mit denen der Fasersuspension abzustimmen sind.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Gewebe 16 auf seiner einen Seite 18, welche zum Papier gerichtet ist, Fäden auf; die in der Lage sind, mit der Vliesschicht 20 eine bleibende Verbindung einzugehen. Dies ist in Fig. 1 beispielhaft an den Schußfäden 5 und 11 der oberen Lage gezeigt, welche in Ihrem oberen Bereich 22 eine dauerhafte Verbindung mit der Vliesschicht 20 eingegangen sind.

Derartige Fäden können monolile, multifile, beschichtete oder auch sogenannte Mantel-Kern (Zweikomponenten-) Fäden aus Polyethylenterephthalat, Polyamid der Typen 6.0, 6.6, 6.10, 6.12, Polyethylen, Polypropylen, Polybutylenterephthalat sowie aus Kombinationen der vorgenannten Materialien bestehen bzw. gefertigt sein.

Wichtig ist, daß die Vliesschicht 20 die gesamte Oberfläche des Gewebes 16 abdeckt, so daß eine neue Ebene mit gegebenenfalls strukturierter, durchlässiger Oberfläche 21 entsteht. Wichtig ist ferner, daß sich die Vliesschicht 20 mit der Oberfläche des darunterliegenden Gewebes verbindet und die Struktur des Gewebes abdeckt, so daß letztlich die Topographie der Vliesschicht der zu entwässernden Fasersuspension unmittelbar zugewandt ist. Die neu entstandene Oberfläche 21 der Vliesschicht und die Durchlässigkeit des gesamten Papiermaschinensiebes 15 läßt sich über die Faserorientierung der Vliesschicht und den Aufbau derselben steuern.

Die Vliesschicht 20 kann mit Hilfe unterschiedlicher Verfahren auf das Gewebe aufgebracht und mit diesem verbunden werden.

Es ist möglich, die Vliesschicht 20 durch ein verbindendes Medium, beispielsweise einen Schmelzkleber, auf dem Gewebe 16 zu fixieren. Dies kann zum Beispiel in Form eines aus Schmelzfasern bestehenden Verbindungsvlieses, in Form einer verbindenden, schmelzbaren Gitterstruktur oder auch in Form einer aufgebrachten Schicht aus Schmelzkleber geschehen, wobei das Verbindungsmittel bzw. verbindende Medium beispielsweise aus Polyethylenterephthalat, Polyamid, Polyethylen, Polypropylen, Polybutylenterephthalat oder Kombinationen der genannten Materialien bestehen kann.

Es ist auch möglich, daß die Vliesschicht 20 durch eine Wärme-/Druckbehandlung eine dauerhafte Bindung mit dem Gewebe 16 eingeht, wobei in Abhängigkeit der gewählten Materialien die Temperatur etwa zwischen 170 und 270°C und der Liniendruck etwa zwischen 10 und 50 N/mm beträgt und die Zeitdauer derart gewählt ist, daß ein Anschmelzen der Vliesschicht sowie der oberen Lage des Gewebes erreicht wird. Es ist klar, daß die gewählten Temperaturen im Bereich der Schmelzpunkte der verwendeten Materialien liegen. Es ist ferner sinnvoll, das für die Vliesschicht verwendete Material an das Material der die Vliesschicht berührenden Lage des Gewebes 16, vor allem was die jeweiligen Schmelzpunkte betrifft, anzupassen. Tier kann das Gewebe beispielsweise aus Polyethylenterephthalat/Polypropylen und die Vliesschicht beispielsweise aus Polypropylen bestehen. Weiter ist es möglich, daß die Oberfläche des Siebgewebes aus Bikomponenten-Fasern oder Heterofilen besteht.

Es ist auch möglich, die Vliesschicht 20 mittels Ultraschall dauerhaft auf dem Gewebe 16 zu fixieren, wobei die Schweißfrequenz etwa zwischen 27 und 72 MHz liegt.

Die Faserorientierung innerhalb der Vliesschicht ist in weiten Grenzen variierbar. Es kann eine gezielte Faserorientierung oder auch ein sogenanntes zufallsverteiltes Wirrvlies zur Anwendung kommen. Die Vliesschicht 20 kann ferner sprühverfestigt auf dem Gewebe aufgebracht sein.

Mit Hilfe des erfindungsgemäß aufgebauten Papiermaschinensiebes wird die topographische Markierneigung des Siebes auf ein Minimum reduziert. Ferner sind die Retentionswerte des Siebes während der Papierproduktion verbessert.


Anspruch[de]
  1. 1. Papiermaschinensieb für die Naßpartie einer Papiermaschine, mit einem Gewebe (16), dessen eine Seite (18) zum Papier und dessen gegenüberliegende, andere Seite (19) zur Papiermaschine gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die eine, zum Papier gerichtete Seite (18) des Gewebes (16) vollständig mittels einer Vliesschicht (20) bedeckt ist.
  2. 2. Papiermaschinensieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vliesschicht dauerhaft komprimiert ist und eine im wesentlichen konstante Dicke von vorzugsweise 0,1 bis 1 mm sowie eine gleichmäßige Durchlässigkeit aufweist.
  3. 3. Papiermaschinensieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vliesschicht (20) aus Kunststoff-Schmelzfasern, wie beispielsweise Polyethylenterephthalat, Polyamid, Polyethylen, Polypropylen, Polybutylenterephthalat sowie Kombinationen der genannten Materialien, besteht.
  4. 4. Papiermaschinensieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (21) der Vliesschicht (20) dauerhaft topographisch, vorzugsweise durch kreisrunde, dreieckige oder rechteckige Vertiefungen, gestaltet ist.
  5. 5. Papiermaschinensieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (21) der Vliesschicht (20) mit Hilfe von physikalischen/chemischen Oberflächenbehandlungsverfahren hydrophil, hydrophob, antistatisch oder schmutzabweisend ausgebildet ist.
  6. 6. Papiermaschinensieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vliesschicht (20) von Poren durchdrungen ist.
  7. 7. Papiermaschinensieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Poren zum Gewebe (16) hin verjüngen oder verbreitem.
  8. 8. Papiermaschinensieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe (16) auf seiner einen, zum Papier gerichteten Seite (18) Fäden aufweist, die in der Lage sind, mit der Vliesschicht (20) eine bleibende Verbindung einzugehen.
  9. 9. Papiermaschinensieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden aus Kunststoff-Schmelzfasern, wie beispielsweise Polyethylenterephthalat, Polyamid, Polyethylen, Polypropylen, Polybutylenterephthalat sowie aus Kombinationen der genannten Materialien, gefertigt sind.
  10. 10. Papiermaschinensieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vliesschicht (20) durch ein Verbindungsmittel, vorzugsweise einen Schmelzkleber, auf dem Gewebe (16) fixiert ist.
  11. 11. Papiermaschinensieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vliesschicht (20) durch eine Wärme-/Druckbehandlung eine dauerhafte Bindung mit dem Gewebe (16) eingeht, wobei in Abhängigkeit der gewählten Materialien die Temperatur etwa zwischen 170 und 270°C und der Liniendruck etwa zwischen 10 und 50 N/mm beträgt.
  12. 12. Papiermaschinensieb nach einem Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vliesschicht (20) mittels Ultraschall dauerhaft auf dem Gewebe (16) fixiert ist, wobei die Schweißfrequenz vorzugsweise etwa zwischen 27 und 72 MHz liegt.






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