EP1184511B1

EP1184511B1 - Filz für die Papierherstellung

Info

Publication number: EP1184511B1
Application number: EP01119349A
Authority: EP
Inventors: Hippolit Dr. Di Gstrein; Wolfgang Ing. Friesenbichler
Original assignee: Huyck Austria GmbH
Current assignee: Huyck Austria GmbH
Priority date: 2000-08-21
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2021-08-10
Also published as: DE10040828B4; DE50114115D1; JP2002115193A; ATE401452T1; BR0103574A; AU781772B2; EP1184511A3; ES2332870T3; EP1184511A2; CA2355377A1; DE10040828A1; MXPA01008340A; AU5988201A; US6699367B2; CA2355377C; US20020066547A1

Description

Die Erfindung betrifft einen genahteten Filz, wie er in Form von Pressfilzen vielfach in Papiermaschinen eingesetzt wird, um eine Papierbahn zu entwässern.
In der Papiermaschine wird die Papierbahn hierzu zwischen zwei Filzen oder zwischen einem Filz und einer Walze gepreßt und auf diese Weise entwässert.
Aus Gründen der betrieblichen Sicherheit und kürzerer Stillstandszeiten der Papiermaschine für die Installation der Filze werden auf der Papiermaschine im unteren und mittleren Geschwindigkeitsbereich sowie bei Papieren mit geringerem Qualitätsanspruch zunehmend mehr genahtete Filze eingesetzt. In der Regel bestehen diese Filze aus einem Grundgewebe aus Grobmonofilen in Längs- und Querrichtung mit einem Monofildurchmesser von 0,35 mm bis 0,5 mm liegt. Auf dieses Gewebe werden in konventioneller Art Fasern zur Ausbildung einer filzartigen Struktur aufgenadelt.
Der Nachteil dieses Grundgewebekonzeptes liegt in der schlechten Faserverankerung und dem vermehrten Abrieb des Pressfilzes, der Markierneigung durch das grobe Grundgewebe bei markierempfindlichen Papieren und dem geringen Dämpfungsvermögen auf vibrationsempfindlichen Presspositionen.
Um das Problem der schlechten Faserverankerung zu beheben, wurden in der Vergangenheit Versuche mit gekräuselten Garnen durchgeführt, wie dies beispielsweise in der EP 0 502 638 Al dargelegt ist. Derartige gekräuselte Garne sind jedoch aufgrund ihrer Kräuselung schlecht zu verarbeiten. Darüber hinaus ist es schwierig, eine definierte und reproduzierbare Kräuselung der Garne, insbesondere bei der Verwendung unterschiedlicher Fasermaterialien, herzustellen und aufrechtzuerhalten.
Ein ähnlicher Versuch, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen, ist in der DE 39 30 315 offenbart, die Filze mit geflochtenen Garnen in Längsrichtung bezüglich der Bewegungsrichtung des Endlosbandes in der Papiermaschine beschreibt. Als nachteilig hat sich hier jedoch die aufwendige Herstellung der geflochtenen Garne zum einen und die nachlassende Elastizität, bzw. eine nicht dauerhafte, respektive zeitlich nicht definierte Festigkeit der mit diesen geflochtenen Garnen hergestellten Filze erwiesen.
Die US 5 514 438 beschreibt Filze zur Verwendung in einer Papiermaschine, in welchen in Längsrichtung bezüglich der Bewegungsrichtung der Endlosbänder in der Papiermaschine Umwindegarne eingesetzt werden. Diese Umwindegarne bestehen aus Monofilen, die mit einer Schicht oder mehreren Schichten von Multifilen umgeben sind. Auch diese Ausführungsform hat sich bislang als suboptimal erwiesen, da der Aufbau der Umwindegarne sehr komplex und ihre Herstellung insofern kompliziert und teuer ist.
WO-A-8001086 offenbart einen genahteten Filz gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Anspruchs 1.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Filze zur Verfügung zu stellen, bei welchen die Faserverankerung gegenüber dem bekannten Stand der Technik verbessert ist und die eine geringere Markierneigung sowie ein höheres Dämpfungspotential gegenüber dem bisherigen Stand der Technik aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch einen Filz gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung umfaßt hierzu den wesentlichen Gedanken, die bisher in Papiermaschinen verwendeten genahteten Filze dahingehend zu verbessern, daß nicht nur die in Bewegungsrichtung verlaufenden Längsfäden eines als Grundgewebe verwendeten textilen Grund-Flächengebildes, sondern auch die im wesentlichen quer dazu verlaufenden Quer- bzw. Schußfäden eine Struktur aufweisen. Sie umfaßt weiter den Gedanken, hierbei eine gezwirnte Struktur vorzusehen, bei der sich Monofile, die jeweils für sich als Helix ausgebildet sind, gegenseitig umschließen.
Erfindungsgemäß weist die gezwirnte Struktur einen im wesentlichen runden Querschnitt auf, wobei sie aus zumindest drei Monofilen, die miteinander verzwirnt sind, gebildet wird, da bei der Verwendung von drei Monofilen ein annähernd homogener und im wesentlichen kreisrunder Querschnitt über die gesamte Länge der gezwirnten Struktur verwirklicht ist. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Verwendung von drei Monofilen zur Herstellung der gezwirnten Struktur liegt in der leichten Handhabbarkeit nicht zu dünner Fäden, die bei Verwendung von mehreren Monofilen aufgrund der Notwendigkeit der Aufrechterhaltung eines nicht zu großen Durchmessers der Umhüllenden der gezwirnten Struktur notwendig wären, möglich ist. Darüber hinaus bieten drei Monofile eine ausreichende Festigkeit, so daß eine optimale Festigkeits-Flexibilitäts-Kombination gegeben ist.
Demgegenüber weist eine gezwirnte Struktur, die aus lediglich zwei Monofilen gebildet ist, einen Querschnitt in der Form zweier nebeneinander angeordneter Kreise auf, während eine gezwirnte Struktur aus vier Monofilen eine im wesentlichen viereckige Form mit abgerundeten Ecken aufweist. Darüber hinaus nimmt der Durchmesser der Umhüllenden der gezwirnten Struktur mit der Aufnahme weiterer Monofile in die gezwirnte Struktur zu, so daß die gezwirnte Struktur in sich starrer und somit schwerer verarbeitbar wird. Grundsätzlich sind jedoch auch gezwirnte Fäden aus fünf und mehr Einzelmonofilen möglich, wobei dann der Durchmesser des Einzelfadens kleiner gewählt wird.
Die textilen Grund-Flächengebilde sind zumindest zweilagig ausgebildet. Dieses zumindest zweilagige Grund-Flächengebilde (siehe Fig. 1 = Duplex-Design) bildet die Basis für Kombinationen mit einem oder mehreren Geweben, die über oder unter das Basisgewebe gelegt, mit diesem durch Nadeln verbunden werden können. Für besondere Anwendungen können auch zwei genahtete Grundgewebe (siehe Fig. 2 = Laminat) übereinander gelegt und mittels Nadel- oder Klebetechnologie miteinander verbunden als Grund-Flächengebilde eingesetzt werden. Basierend auf diesen Grund-Flächengebilden ist es möglich, zwischen den Gewebelagen Faserschichten anzuordnen, die zur Ausbildung einer filzartigen Struktur geeignet sind.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist es ebenso möglich, zwischen den Schichten des textilen Grund-Flächengebildes spezielle Dämpfungsschichten mit geeigneter Struktur und einem an die Verwendung angepaßten Material vorzusehen.
Vorzugsweise ist bei mehrlagigem Aufbau des textilen Grund-Flächengebildes zumindest eine obere Längsfadenschicht mit einer unteren Schicht verbunden, wobei die Nahtschlaufe zwischen oberer und mittlerer, oberer und unterer bzw. mittlerer und unterer Lage gebildet werden kann. Der Vorteil dieser und ähnlicher Konstruktionen liegt in der höheren Dicke, geringerer Markierneigung und besserer Dämpfung im Vergleich zu einem zweilagigen oder einem laminierten Grund-Flächengebilde. Durch die webtechnische Anbindung einer weiteren Längsfadenlage gewinnt das textile Grund-Flächengebilde an Stabilität.
Dieser Stabilisierungseffekt auf den Filz bei gleichzeitiger Erhaltung der Beweglichkeit, insbesondere im Bereich von Rollen und Walzen, über die der Filz im Betrieb in der Papiermaschine läuft, wird durch die gezwirnte Struktur der Querfäden zusätzlich unterstützt. Durch die Verzwirnung der Monofilen wird es ermöglicht, daß zur Herstellung des Filzes verwendete Fasern zwischen die Monofilen in die gezwirnte Struktur eindringen und/oder diese durchdringen und auf diese Weise optimal im Grundgewebe verankert sind. Bei der Verwendung von reinen Monofilen anstelle einer gezwirnten Struktur ist eine solche Verankerung nicht möglich.
Ebensowenig ist eine derartige Verankerung bei der Verwendung von geflochtenen Garnen oder gekräuselten Garnen möglich, da diese eine elastische Komponente und deshalb hinsichtlich ihrer Struktur einen deutlich schwächeren Zusammenhalt der Fäden aufweisen. Fasern, die zur Herstellung eines Filzes notwendig sind, finden keinen guten Halt in diesen gekräuselten und geflochtenen Garnen und/oder den in diesen Garnen verarbeiteten Monofilen, so daß unter Belastung eine Wanderung der Fasern aus der Struktur der gekräuselten oder geflochtenen Garne heraus praktisch unvermeidlich ist.
Demgegenüber weisen Filze, die mittels einer gezwirnten Struktur in ihrem textilen Grund-Flächengewebe hergestellt sind eine deutlich verbesserte Dauerfestigkeit auf, da hier aufgrund der fest zusammengezwirbelten respektive gezwirnten Monofilen einmal in die gezwirnte Struktur eingedrungene Fasern fest in dieser verankert sind und ein Herauswandern kaum möglich ist und praktisch nicht stattfindet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die gezwirnte Struktur als mehrfach gezwirnte Struktur ausgebildet, bei der zunächst Monofile miteinander zu einer gezwirnten Struktur verarbeitet sind, die jedoch dann ihrerseits mit weiteren gezwirnten Strukturen nochmals verzwirnt sind.
Ebenso ist es möglich, daß die gezwirnte Struktur als Mischstruktur ausgebildet ist, bei der Monofile und gezwirnte und/oder mehrfach gezwirnte und/oder gesponnene und/oder geflochtene Multifile miteinander verzwirnt sind.
Auf diese Weise ist es in vorteilhafter Weise möglich, die vorgenannten Festigkeitseigenschaften gezielt zu beeinflussen, indem den zur Ausbildung des Filzes notwendigen Fasern mehr oder weniger Möglichkeiten zum Eindringen zwischen Monofile geboten werden. Hierbei ist die Verankerung der filzartigen Struktur mittels ihrer Filz-Fasern in dem textilen Grund-Flächengebilde um so besser, je mehr Verankerungsmöglichkeiten vorhanden sind.
Darüber hinaus hat eine gute Durchdringung des textilen Grund-Flächengebildes mit Fasern der filzartigen Struktur den überaus vorteilhaften Effekt eines guten Flüssigkeitstransfers von der dem nassen Papier zugewandte Seite des Filzes durch das textile Grund-Flächengebilde hindurch zu der dem nassen Papier abgewandten Seite des Filzes. Da der Flüssigkeitstransfer innerhalb des Filzes im wesentlichen durch die in diesem wirkenden Kapillarkräfte vonstatten geht, ist eine gute Faser-Durchdringung des textilen Grund-Flächengebildes maßgeblich für diesen Flüssigkeitstransfer. Da, wie bereits oben erwähnt, eine Wanderung von Fasern in oder aus der gezwirnten Struktur praktisch nicht stattfindet, ist die Flüssigkeitstransfer-Leistung des Filzes auch zeitlich praktisch konstant.
Bevorzugt weisen die Monofile einen Durchmesser im Bereich von 0,1 mm bis 0,9 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 mm bis 0,3 mm, auf. Der konkrete Durchmesser richtet sich hierbei insbesondere nach der Anzahl der in der gezwirnten Struktur verarbeiteten Monofile, wobei die Verwendung von drei Monofilen optimal ist. Bei dieser Ausführungsform weisen die ein-zelnen Monofile einen Durchmesser im Bereich von 0,2 mm bis 0,3 mm auf.
Die gezwirnte Struktur selbst weist einen mittleren äußeren Durchmesser auf, der im Bereich von 0,3 mm bis 1,0 mm, bevorzugt im Bereich von 0,4 mm bis 0,8 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 0,4 mm bis 0,6 mm, liegt. Ein mittlerer äußerer Durchmesser im Bereich von 0,3 mm bis 1,0 mm hat sich hierbei als besonders vorteilhaft erwiesen, da sich eine gezwirnte Struktur mit diesem Durchmesser optimal in die Struktur des textilen Grund-Flächengebildes und somit in den Filz integrieren läßt.
Auf diese Weise läßt sich die nachteilige Markierneigung bekannter genahteter Filze weitgehend beheben, so daß ein erfindungsgemäßer Filz im Betrieb diese Markierneigung nicht mehr aufweist.
Der erfindungsgemäße Filz weist eine Querfadendichte größer 130 Querfäden pro 10 cm, bevorzugt im Bereich von 130 bis 200 Querfäden pro 10 cm, besonders bevorzugt im Bereich von 140 bis 180 Querfäden pro 10 cm, auf. Hieraus ergibt sich der äußerst vorteilhafte Effekt, daß das textile Grund-Flächengebilde durch die hohe Querfadendichte eine annähernd glatte Oberfläche aufweist, wobei Unebenheiten nur im Bereich von Bruchteilen des jeweils verwendeten Monofil-Durchmessers möglich sind. Lücken zwischen den einzelnen Querfäden, die zu einer Inhomogenität des textilen Grund-Flächengebildes (beispielsweise in der Form einer Welle) führen, sind bei dem erfindungsgemäßen Filz nicht vorhanden. Somit sind auch durch die hohe Querfadendichte des textilen Grund-Flächengebildes optimale Voraussetzungen dafür geschaffen, daß der erfindungsgemäße Filz keine Markierneigung aufweist.
Darüber hinaus ist durch die homogene Ausbildung des textilen Grund-Flächengebildes und somit auch des Filzes die Möglichkeit, ins Schwingen zu geraten, weitgehend ausgeschlossen, so daß auch auf vibrationsempfindlichen Positionen einer Papiermaschine das Dämpfungspotential des Filzes gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist und erhalten bleibt.
Insgesamt liegt ein besonderer Vorteil der Erfindung darin, daß der erfindungsgemäße Filz hinsichtlich seiner Elasitiziät und/oder Festigkeit optimal durch die Wahl der jeweils gezwirnten Struktur an sein jeweiliges Einsatzgebiet, beispielsweise die zu trocknende Papierart einstellbar ist.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im übrigen aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren. Von diesen zeigen

Fig. 1: ein schematisch dargestelltes erfindungsgemäßes zweilagiges textiles Grund-Flächengebilde;
Fig. 2: ein schematisch dargestelltes erfindungsgemäßes laminiertes textiles Grund-Flächengebilde;
Fig. 3: ein schematisch dargestelltes erfindungsgemäßes dreischichtiges textiles Grund-Flächengebilde.

In den Figuren und der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleichwirkende Teile jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet.
In Fig. 1 ist ein schematischer Aufbau einer Schicht eines textilen zweilagigen Grund-Flächengebildes 20 im Schnitt entlang von Querfäden 30 dargestellt. Diese Querfäden 30, als Einzelfäden dargestellt, sind in einer gezwirnten Struktur 10 ausgebildet und als Schnittbild in Form von drei Kreisen dargestellt (Fig. 4), welche die die gezwirnte Struktur 10 bildenden Monofile 110 symbolisieren. Ebenso ist es möglich, daß die gezwirnte Struktur 10 aus bereits gezwirnten Strukturen oder einer Kombination von Monofilen und gezwirnten Strukturen gebildet wird. Die jeweils in die Bildebene hinein verlaufenden Längsfäden 40, welche die Nahtschlaufe bilden, werden vorzugsweise aus Monofilen gebildet, können aber ebenso wie die Querfäden aus gezwirnten Strukturen gebildet werden.
Fig. 2 zeigt ein laminiertes textiles Grund-Flächengebilde 60, bei dem eine obere Schicht 70 parallel zu einer unteren Schicht 80 angeordnet und von dieser beabstandet ist. Zwischen der oberen Schicht 70 und der unteren Schicht 80 sind gemäß dieser Ausführungsform Fasern angeordnet, die eine filzartige Struktur aufweisen und als Dämpfungselement dienen. Der rechteckige Bereich, der in etwa in der Mitte von Fig. 2 die obere Schicht 70 und die untere Schicht 80 umgibt, zeigt schematisch Fasern 90, aus denen der Filz gebildet ist.
Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, durchdringen die Fasern 90 sowohl die obere Schicht 70 als auch die untere Schicht 80 des laminierten textilen Grund-Flächengebildes 60. Der schematische Aufbau der oberen Schicht 70 und der unteren Schicht 80 ist im Schnitt entlang der Querfäden 30 dargestellt. Diese Querfäden 30, als Einzelfäden dargestellt, haben eine gezwirnte Struktur gemäß Fig. 4. Die jeweils in die Bildebene hinein verlaufenden Längsfäden 40, welche die Nahtschlaufe bilden, werden vorzugsweise aus Monofilen gebildet, können aber ebenso wie die Querfäden aus gezwirnten Strukturen gebildet werden.
Die Dicke des oben erwähnten Dämpfungselementes ist gemäß den Anforderungen variierbar. Möglich ist auch eine dreischichtige Ausführung, bei der zwischen einer oberen und einer mittleren und einer unteren Schicht jeweils Fasern zur Ausbildung eines Filzes angeordnet sind, ausgebildet sein.
Fig. 3 zeigt den schematischen Aufbau einer Schicht eines textilen dreilagigen Grund-Flächengebildes 100, im Schnitt entlang Querfäden 30 dargestellt, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Auch diese Querfäden 30 haben eine gezwirnte Struktur. Ebenso ist es möglich, daß diese aus bereits gezwirnten Strukturen oder einer Kombination von Monofilen und gezwirnten Strukturen gebildet wird.
Auch hier sind die Längsfäden 40 vorzugsweise aus Monofilen gebildet, können aber ebenso wie die Querfäden aus gezwirnten Strukturen gebildet sein. Zwischen den in die Bildebene hinein verlaufenden Längsfäden 40 ist eine zusätzliche Fadenlage 120 eingewebt, um den Abstand zwischen den Längsfäden zu erhöhen. Diese zusätzliche Fadenlage 120 kann sowohl aus Monofilen als auch aus gezwirnten Fadenstrukturen gebildet werden. Für die Schlaufenbildung werden obere und mittlere, mittlere und untere, vorzugsweise jedoch obere und untere Längsfäden herangezogen.
An dieser Stelle sei nochmals darauf hingewiesen, daß gemäß einem Gedanken der Erfindung durch die Wahl der Monofile 110 gezielt eine strukturierte Oberfläche des textilen Grund-Flächengebildes erzielt werden kann, wobei es beispielsweise eine Ausführungsvariante ist, Monofile 110 und/oder gezwirnte Strukturen 10 und/oder mehrfach gezwirnte Strukturen alternierend als Querfäden 30 zu verwenden. Durch die Wahl geeigneter gezwirnter Strukturen 10 kann entsprechend eine im wesentlichen glatte Oberflächenstruktur des textilen Grund-Flächengebildes ausgebildet sein.

Bezugszeichenliste

10: gezwirnte Struktur
20: einschichtiges textiles Grund-Flächengebilde
30: Längsfäden
40: Querfäden
50: zusätzliche Fadenlage
60: zweischichtiges textiles Grund-Flächengebilde
70: obere Schicht
80: untere Schicht
90: Fasern
100: dreilagiges textiles Grund-Flächengebilde
110: Monofil
120: zusätzliche Fadenlage

Claims

Genahteter Filz zur Verwendung in einer Papiermaschine mit einem textilen Grund-Flächengebilde (20, 60, 100), das bezüglich der Laufrichtung der Papiermaschine Quer- (30) und Längsfäden (40) aufweist und auf das Fasern (90) zur Ausbildung einer Filzstruktur aufgenadelt sind, wobei zumindest ein Teil der Querfäden (30) eine gezwirnte Struktur (10) mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur aus zumindest drei miteinander verzwirnten Monofilen (110) gebildet ist.
Filz nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das textile Grund-Flächengebilde (20, 60, 100) zumindest zweilagig ausgebildet ist.
Filz nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwei oder mehr textile Grund-Flächengebilde (60) übereinander angeordnet sind und zwischen der oberen und unteren Lage Fasern eingebettet sind.
Filz nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
Längs- (40) und/oder Querfäden (30) zumindest einer oberen Schicht (70) des textilen Grund-Flächengebildes (60, 100) mit Längs- (40) bzw. Querfäden (30) zumindest einer unteren Schicht (80) verbunden sind.
Filz nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die gezwirnte Struktur (10) als mehrfach gezwirnte Struktur (50) ausgebildet ist.
Filz nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die gezwirnte Struktur (10) als Mischstruktur ausgebildet ist, die Monofile (110) und gezwirnte und/oder mehrfach gezwirnte und/oder gesponnene und/oder geflochtene Multifile aufweist.
Filz nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
Monofile (110) zur Bildung der gezwirnten Struktur einen Durchmesser im Bereich von 0,1 mm bis 0,9 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 mm bis 0,3 mm, haben.
Filz nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die gezwirnte Struktur (10) einen mittleren äußeren Durchmesser aufweist, der im Bereich von 0,3 mm bis 1,0 mm, bevorzugt im Bereich von 0,4 mm bis 0,8 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 0,4 mm bis 0,6 mm, liegt.
Filz nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet d u r c h
eine Querfadendichte oberhalb von 130 Querfäden pro 10 cm, bevorzugt im Bereich von 130 bis 200 Querfäden pro 10 cm und besonders bevorzugt im Bereich von 140 bis 180 Querfäden pro 10 cm.