-
Gebiet der Erfindung
-
Diese Erfindung betrifft technische Siebe für die Filtration und Ausbildung eines zellulosischen Faserblatts und insbesondere Papierhersteller-Formiersiebe, die hohe Faserunterstützung und verbesserte Entwässerungseigenschaften bieten. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verbundformiersieb mit intrinsischer Kettenbindung, bei dem alle Kettfäden der papierseitigen Oberfläche Paare von intrinsischen Bindefäden umfassen, die so ausgelegt sind, dass sie die Gewebestrukturen der Papier- und der Maschinenseite miteinander binden, und wobei das Verhältnis zwischen der Anzahl an maschinenseitigen Kettfäden und der effektiven Anzahl an Kettfadenverläufen in der Blattseite mindestens 1,5:1 beträgt.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Diese Erfindung betrifft flach gewebte technische Siebe, die für die Filtration bei Blattbildung gedacht sind. Die Erfindung hat aber besondere Anwendbarkeit bei Papierhersteller-Formiersieben und wird nachstehend vorrangig in Bezug auf solche Siebe beschrieben, wenngleich sie gleichermaßen auf viele technische Filtrationseinsatzmöglichkeiten anwendbar ist, bei denen Faserunterstützung, Siebentwässerungsraten und Maßhaltigkeit wichtige Kriterien sind.
-
In der folgenden Beschreibung haben die folgenden Begriffe und entsprechenden Abkürzungen die folgenden, ihnen zugeordneten Bedeutungen:
Mittelebene: eine gedachte Ebene, die durch die Mitte des Siebs parallel zu sowohl der Papierseite (PS) als auch der Maschinenseite (MS) des Siebs tritt. Bei einem gewebten Sieb wird diese Ebene zum Teil durch verwebte Kett- und Schussfäden eingenommen.
Mittelebenenwiderstand (CPR): der Widerstand in dem Bereich der Mittelebene gegenüber dem Durchtritt von Fluid durch das Sieb. Der Betrag des Widerstands ist proportional zu dem Umfang, in dem die Mittelebene von Kett- und Schussfäden eingenommen wird. Der CPR-Wert für ein Sieb wird bezüglich des Betrags der offenen Fläche in einem Sieb berechnet, ausgedrückt als Prozentsatz der gesamten Fläche der Ebene. Siebe mit relativ niedrigeren CPR-Werten (d. h. mit weniger offenen Fläche, die für Entwässerung verfügbar ist) sehen einen größeren Widerstand gegenüber Fluidstrom vor als Siebe mit relativ höheren CPR-Werten (d. h. mit größerer offener Fläche, die für Entwässerung verfügbar ist).
Verbundsieb: ein Formiersieb, das aus mindestens zwei Lagen von Kett- und/oder Schussfäden besteht, wobei mindestens einer der Sätze von Kett- und/oder Schussfäden, der eine Oberfläche (typischerweise die Papierseite) des Siebs bildet, auch Teil der gegenüberliegenden Oberfläche ist und dazu dient, die zwei Lagen miteinander zu binden, um das Verbundsieb zu bilden (ein Beispiel ist Seabrook et al
US 5,826,627 ).
Maschinenquerrichtung (CD): eine Richtung senkrecht zur Maschinenrichtung und in der Ebene der Sieblage.
Entwässerungsfläche: der Betrag der offenen Fläche an der papierseitigen Oberfläche des Siebs, die für Fluidentwässerung verfügbar ist und nicht von Fäden eingenommen ist, ausgedrückt als Prozentsatz des gesamten papierseitigen Flächeninhalts.
Faserunterstützungsindex (FSI): ein Maß der Anzahl von Punkten, die von der papierseitigen Oberfläche eines Formiersiebs vorgesehen werden, die zum Unterstützen der Papierherstellungsfasern verfügbar sind; FSI wird unter Verwenden des von
Robert Beran in TAPPI J, in Vol. 62, Nr. 4 (April 1979), S. 42 beschriebenen Verfahrens berechnet und werter nachstehend erläutert.
Flottung: bezeichnet den Teil eines Komponentenfadens, der in einem Rapport des Siebgewebes über oder unter eine Gruppe anderer Fäden tritt, ohne mit diesen zu verweben; der verbundene Begriff Flottungslänge bezeichnet die Länge der Flottung, ausgedrückt als Anzahl von Fäden der papier- oder maschinenseitigen Lage, über die der Komponentenfaden tritt.
Rahmenöffnung: die im Wesentlichen rechteckige offene Fläche zwischen den verwobenen Kett- und Schussfäden an der papierseitigen Oberfläche eines Formiersiebs. Der verbundene Begriff Rahmenlänge bezeichnet die Länge einer solchen Öffnung in Maschinenrichtung. Rahmenzahl ist die Anzahl an Rahmenöffnungen pro Einheitsfläche an der papierseitigen Oberfläche.
Intrinsische Bindefadenpaare: zwei Fäden, die gemäß dem gleichen offensichtlichen Muster in einer Sieboberfläche so gewebt sind, dass einer den anderen in Folge in dem gewählten Webverlauf auf dieser Oberfläche ersetzt, um effektiv einen einzigen kombinierten Verlauf zu bilden. Jedes Paarelement bildet einen Teil der Struktur einer Oberfläche eines Siebs und verläuft auch unter der Oberfläche, um um mindestens einen Faden in der Lage der entgegengesetzten Oberfläche eine Kröpfung zu bilden, um die beiden Lagen miteinander zu binden. Intrinsische Bindefadenpaarelemente können Kett- oder Schussfäden sein; in der vorliegenden Erfindung sind sie Kettfäden.
Schlagen: die Anzahl an Schussfäden pro Längeneinheit in Maschinenrichtung entweder in der Papierseite oder der Maschinenseite eines Siebs.
Kröpfung: eine Stelle in einem gewebten Sieb, an der infolge des Webprozesses in einer Querrichtung mindestens ein Faden in einer ersten Richtung um einen Faden verläuft und sich teilweise um diesen wickelt.
Maschinenrichtung (MD): eine Richtung parallel zur Bewegungsrichtung der Bahn durch die Papierherstellungsmaschine.
Maschinenseite (MS): die ebene Oberfläche eines Siebs gegenüber der Papierseite und in Kontakt mit den feststehenden Elementen der Papierherstellungsmaschine.
Siebnummer: die Anzahl an Kettfäden pro CD-Einheitsbreite entweder in der PS oder MS.
Papierseite (PS): die ebene Oberfläche eines Siebs, auf dem die Bahn ausgebildet ist (auch als Blattunterstützungsfläche bezeichnet).
Leinwandbindung: ein Webmuster, bei dem jeder der Kett- und Schussfäden in Folge über einem Faden und unter einem Faden verläuft.
Einziger kombinierter Verlauf: der durchgehende Verlauf, der durch das Verweben intrinsischer Bindefadenpaare auf einer Oberfläche (typischerweise der PS) eines Siebs in einer solchen Weise gebildet wird, dass die Fäden des Paars einander abwechseln, um wiederum in den PS- und MS-Lagen aufzutauchen, um zusammen das gewählte Webmuster zu vervollständigen.
Dreilagengewebe: ein Formiersieb mit zwei separaten Lagen, die Schussfäden mit drei unterschiedlichen Größen – kleine Fäden an der papierseitigen Lage, größere Fäden an der maschinenseitigen Lage und Bindefäden, typischerweise von feiner Größe, umfassen, die zwischen den Lagen verwebt sind, um diese zu vereinen.
Kette: Fäden, die von einem Hinterbaum in einem Webstuhl abgewickelt sind und die in flach gewebten Sieben in der Maschinenrichtung oder der Länge des Siebs ausgerichtet sind.
Kettfaden-Verlaufsverhältnis: das Verhältnis der Anzahl an einzelnen kombinierten Verläufen auf der Papierseite des Siebs zur Anzahl an einzelnen Kettfäden an der Maschinenseite des Siebs. Bei den erfindungsgemäßen Sieben sind mindestens drei Kettfäden pro zwei einzelne kombinierte Verläufe vorhanden (Verhältnis 1,5:1).
Schuss: Fülle- oder Schussfäden, die quer über die Breite eines flach gewebten Siebs eingeführt und mit den Kettfäden verwebt sind.
-
Bei modernen Papierherstellungsprozessen, wie sie sich zum Beispiel in einem Zweisiebspalt oder einer Hybridformierpartie finden, wird eine stark wässrige Fasermasse, die etwa 99% Wasser und 1% Papierherstellungssfeststoffe umfasst, aus einem Auflaufkasten-Ausflussschlitz auf ein sich bewegendes Formiersieb ausgestoßen. Der Fasermassestrahl trifft über einem Aufprall- oder Formierschuh auf das Sieb auf und wird danach von einem zweiten Sieb sandwichartig eingeschlossen und über verschiedene Siebunterstützungselemente, einschließlich Leisten und Folien, befördert, um die Fasermasse zu rühren und in dem Papierenderzeugnis eine gute Blattbildung vorzusehen. Dieses Rühren ist notwendig, um die Verteilung und Ausrichtung der Papierherstellungsfasern zu randomisieren, die, wie durch Messung ermittelt wurde, bei Austreten aus dem Auflaufkasten und Annähern an das Formiersieb vor der Entwässerung vorrangig in der Maschinenrichtung (MD) ausgerichtet sind. Rühren wird auch vorgesehen, um eine Agglomeration der Fasern als Flocken in dem Papierblatt zu vermeiden.
-
Papiererzeugnisse, die eine gleichmäßige Blattbildung nachweisen, sind aufgrund ihrer gleichmäßigeren Farbaufnahmequalitäten und anderen Eigenschaften wie Verhältnis von Zugfestigkeit in MD/CD (Maschinenrichtung zu Maschinenquerrichtung) im Allgemeinen für das Drucken und ähnliche Anwendungen bevorzugt. Andere wünschenswerte physikalische Eigenschaften des Papiererzeugnisses werden ebenfalls verbessert, wenn die Blattbildung gleichmäßig ist. Die entstehende Papierbahn wird von der Formierpartie mit einem prozentualen Verhältnis von Fasern zu Wasser von etwa 25/75 zur Presspartie befördert, wo durch mechanische Mittel eine weitere Wasserentfernung erfolgt. Die Bahn wird auf einer Reihe von Presssieben durch mehrere Presspalte befördert, in denen ein Teil des Wassers durch Druck in die Siebe abgeführt wird. Wenn sie aus der Presspartie austritt, besteht das nun etwas verfestigte Blatt aus etwa 45% Fasern und 55% Wasser. Dann wird es in eine Trocknerpartie geleitet, wo das verbleibende Wasser durch Verdampfungsmittel entfernt wird, wenn das Blatt Wärmequellen ausgesetzt wird, zum Beispiel durch Befördern in serpentinenförmiger Weise über zahlreiche beheizte Trocknerzylinder, während es auf einer Reihe von Trocknersieben gelagert ist. Wenn es aus der Trocknerpartie austritt, um auf Rollen gewickelt zu werden, besteht das Blatt aus etwa 97–99% Papierherstellungsfasern und aus etwa 1–3% Wasser.
-
Der Zweck des Formiersiebs besteht darin, das Wasser in der Papierherstellungsfasermasse durch Öffnungen in dem Sieb ablaufen zu lassen, während die Zellulosefasern auf der Oberfläche der Papierseite (PS) zurückgehalten werden, so dass sie sich verfestigen und zu dem embryonalen Blatt werden, das zur weiteren Wasserentfernung in die stromabwärts befindliche Presspartie geleitet wird. Für Drucken, Zeitungspapier und ähnliche Papiersorten bestimmte Papierherstellungsfrischfasern haben abhängig von ihrer Herkunft (d. h. Weichholz oder Hartholz) im Allgemeinen Faserlängen in der Größenordnung von etwa 1–3 mm. Es werden mittlerweile zunehmend größere Fasermengen aus Recycle-Quellen gewonnen, wobei Zeitungspapier, Karton und ähnliche Papiererzeugnisse wiederaufgeschlämmt werden und die so erhaltenen Fasern entweder mit einer Menge von Frischfasern gemischt oder direkt dem Papierherstellungsprozess zugeführt werden. Der Wiederaufschlämmungsprozess pflegt die Fasern zu brechen und diese zu verkürzen. Mit steigender Verwendung von recycelter Fasermasse zusammen mit der Verwendung von Füllstoffen wird es aufgrund der Größe der Rahmenöffnungen in der PS des Formiersiebs proportional schwieriger, die verkürzten Fasern auf der PS des Siebs zu lagern und zurückzuhalten. Dieses Problem wird durch die Tatsache verschärft, dass wie vorstehend erwähnt bei Auftreffen des Fasermassestrahls auf das Formiersieb die Papierherstellungsfasern tendenziell vorrangig in der MD ausgerichtet sind. Abhängig von der Siebausführung können die Rahmenöffnungen in dem Sieb quadratisch (z. B. in einer Leinwandbindungs-Über/Unter-Ausführung) sein oder können rechteckig sein, wobei die lange Seite der Öffnung entweder in der MD oder der CD ausgerichtet ist. In der Branche ist es gut bekannt, dass Formiersiebe, die gewebt sind, um entweder eine PS-Oberfläche mit Leinwandbindung oder eine mit in der CD ausgerichteten rechteckigen Öffnungen vorzusehen, den Fasern bessere Unterstützung als Siebe mit in der MD ausgerichteten rechteckigen Öffnungen bieten.
-
Experimente von Robert Beran (TAPPI J., Vol. 62, Nr. 4 (April 1979), Seiten 39–44), zeigten, dass die Unterstützung von in CD ausgerichteten Fasern, wie sie von den Formiersiebfäden vorgesehen wird, für eine erwünschte Papierherstellung wichtiger ist als MD-Unterstützung. Berans Faserunterstützungsindex(FSI)-Formel, die infolge seiner Experimente entwickelt wurde, ergibt eine Gewichtung von 2:1 zugunsten der CD-Fadenunterstützung gegenüber der MD-Fadenunterstützung, um Papiereigenschaften zu optimieren. Diese empirische Beziehung wurde von der Papierindustrie seit vielen Jahren erfolgreich verwendet und lautet wie folgt: FSI = ( π / 2)( Z / λ) = ( 2 / 3)(aNm + 2bNc) wobei
- λ
- = mittlere Faserlänge
- Nm
- = Anzahl an MD-Fäden/Zoll
- Nc
- = Anzahl an CD-Fäden/Zoll
- a, b
- = Koeffizienten für den Unterstützungsbeitrag von MD- bzw. CD-Fäden (eine Funktion von Webmuster und Laufausrichtung)
- Z
- = durchschnittliche Anzahl an Unterstützungen pro Faser.
-
Neben dem Vorsehen eines hohen Maßes an Unterstützung für die Papierherstellungsfasern muss Entwässerung erfolgen, um auf der Formiersieboberfläche eine etwas verfestigte Fasermatte vorzusehen, die dann zum weiteren Entwässern zur Presspartie befördert werden kann. Mit zunehmender Maschinengeschwindigkeit muss diese Entwässerung durch das Formiersieb viel schneller erfolgen, als es vorher der Fall war. Die Fläche in der PS-Oberfläche des Formiersiebs, die zur Entwässerung verfügbar ist, wird als Entwässerungsfläche bezeichnet. Die Entwässerungsfläche ist im Wesentlichen eine Draufsicht auf die offenen Flächen zwischen den Maschen der verwebt Fäden, durch die Fluid abläuft, und wird für gewöhnlich als Prozentsatz des PS-Flächeninhalts ausgedrückt.
-
Je kleiner die Entwässerungsfläche ist, desto größer ist der Differenzdruck, der erforderlich ist, um das gleiche Fluidvolumen in einem vorgegebenen Abstand zu erhalten, d. h. wenn der Differenzdruck nicht angehoben wird, wird ein geringeres Fluidvolumen abgelassen. Dieser Differenzdruck wird durch Entwässerungselemente (z. B. Folienleisten, Saugkästen, etc.), die sich unter der MS des Siebs befinden und mit diesem in Kontakt stehen, vorgesehen. Wenn die Geschwindigkeit der Papiermaschine zunimmt, wird es erforderlich, den Differenzdruck anzuheben, um die Entwässerung zu halten; kann dies nicht effektiv getan werden, dann muss die Maschinengeschwindigkeit auf einen Punkt verringert werden, bei dem eine angemessene Entwässerung von Fluid von dem Blatt erhalten wird. Somit wirkt sich der Fluidablauf durch das Formiersieb auf die Geschwindigkeit aus, bei der Papier hergestellt werden kann, und beschränkt diese.
-
Die Entwässerungsfläche eines Siebs wird unter Verwenden des MD-Raums zwischen CD-Fäden und des CD-Raums zwischen den MD-Fäden berechnet.
-
Berans Experimente zeigten, dass die CD-Unterstützung für Papiereigenschaften sehr wichtig ist, da dies die Spanne zwischen den CD-Fäden ist, die die vorrangig in der MD ausgerichteten Fasern in der Fasermasse unterstützen. Auch wenn der MD-Abstand zwischen den CD-Fäden ebenfalls eine wichtige Rolle spielt, ist der MD-Abstand zwischen CD-Fäden für Papierherstellungseigenschaften wichtiger.
-
Der MD-Raum zwischen CD-Fäden ist als die Rahmenlänge bekannt. Mit Abnahme der Papierherstellungsfaserlängen in der Fasermasse aufgrund des erhöhten Recycle-Anteils ist es für die Faserunterstützung vorteilhaft, die Rahmenlänge so weit wie möglich zu verringern, ohne die anderen Eigenschaften des Siebs nachteilig zu beeinflussen. Eine Verringerung der Rahmenlänge wird aber die Entwässerungsfläche verschließen, sofern der CD-Raum zwischen den MD-Fäden nicht entsprechend vergrößert wird.
-
Es ist gut bekannt, dass ein Formiersieb, das mit relativ hoher Siebzahl und Schlagen gewebt ist, das Verwenden sehr kleiner thermoplastischer Monofilgarne sowohl in der MD (Kette) als auch der CD (Schuss) eine sehr feine, glatte Papierherstellungsfläche mit den kleinst möglichen Löchern vorsehen kann. Monofilgarngrößen in dem Bereich von etwa 0,10 mm bis etwa 0,15 mm Durchmesser werden derzeit verwendet, um die PS einiger Formiersiebe zu weben. Diese sehr feinen kleinen Fäden ermöglichen es dem Hersteller, die Größe der Rahmenöffnungen in dem Sieb bestmöglich zu minimieren. Bei Papierherstellungsgeschwindigkeiten von über 1000 m/min. kann aber die Stabilität dieser fein gewebten Textilmaterialien problematisch werden. Es ist auch schwierig, eine feste und zuverlässige Webnaht vorzusehen, die unter den auf das Sieb ausgeübten hohen Zuglasten nicht versagt. Des Weiteren ist es auch aufgrund des erforderlichen hohen Schlagens sehr zeitaufwändig und teuer, Siebe mit sehr kleinen Rahmenöffnungen zu erzeugen.
-
Bei herkömmlichem Weben von z. B. dreilagigen Formiersieben mit einer Leinwandbindungsausführung auf der PS befinden sich die MD- und CD-Fäden in der gleichen Ebene und bleiben in dieser. Die Erfahrung hat gezeigt, dass es während des Webens physikalische Beschränkungen dafür gibt, wie viele CD(Schuss)-Fäden in die Ebene eingeführt werden können, bevor es zu eng wird. Zu Überfüllung kommt es, wenn die Gesamtgröße der Kett- und Schussfäden größer als der Raum ist, der zu deren Aufnahme zur Verfügung steht. In der Herstellersprache ist dies als „Crowd-Faktor” (Mengenfaktor) bekannt; ein Crowd-Faktor von 100% ist erreicht, wenn in einem vorgegebenem Raum in dem Sieb physikalisch kein Platz mehr für weitere Kett- oder Schussfäden ist. Werden weitere Fäden während des Webens in das Sieb hineingezwungen, werden entweder die Fäden oder das Webmuster verzogen, was unerwünscht ist.
-
Die Hersteller von Papierhersteller-Formiersieben sind bestrebt, die MD-Rahmenlänge in ihren Erzeugnissen zu minimieren, um die Faserunterstützung zu maximieren. Zum Beispiel sind gemäß den Ansprüchen von
US 5,826,627 (Seabrook et al.) hergestellte Sieb häufig so gewebt, dass sie ein Schlagen von etwa 100 Schussfäden pro Zoll (39,4 Schussfäden pro cm) Sieblänge auf der PS vorsehen, um eine sehr feine, aber offene Papierherstellungsfläche zu erreichen, die eine ausreichende Faserunterstützung und Entwässerungsfläche vorsieht. Dies ist aber ineffizient, da jedes Mal, da ein Schussfaden in die gewebte Struktur eingeführt wird, dieser über die Siebbreite „geschossen” werden muss; je höher das PS-Schlagen, desto langsamer wird die Sieberzeugung. Weiterhin wird bei hohen Schussfadendichten wie diesen ein Mindestgrenzwert der Rahmenlänge erreicht, da zwischen jedem folgenden Schuss ausreichend Platz vorhanden sein muss, um einen Kettfaden aufzunehmen, der um jeden Schuss verwebt wird. Die einzige Möglichkeit, Rahmenlänge in so gewebten Sieben zu verringern, besteht darin, den Durchmesser der Kette und/oder des Schusses zu verringern. Aufgrund der Notwendigkeit, bestimmte Mindestgrenzwerte der physikalischen Siebeigenschaften beizubehalten, wird aber ein praktischer unterer Grenzwert dieser Fadengrößen erreicht.
-
Daher ist es wünschenswert, eine Siebausführung zu erreichen, die ein hohes Maß an CD-Unterstützung für die Papierherstellungsfasern zulässt, während sie eine Rahmenöffnung vorsieht, die so klein wie möglich ist, und die verfügbare Entwässerungsfläche maximiert; die effizient gewebt werden kann; die sowohl ein stabiles Textilerzeugnis vorsieht, das bei modernen Papierherstellungsgeschwindigkeiten laufen kann; und die zuverlässig genäht werden kann.
-
Formiersiebkonstruktionen, die die Kettfäden als intrinsische Bindefadenpaare nutzen, sind bekannt.
US 2006/0048840 (Quigley) offenbart ein Verbundformiersieb mit einem oberen und unteren Gewebe und umfasst das Austauschen von Bindekettfäden, die in Gruppen von mindestens zwei angeordnet sind, wobei für jede Gruppe von Bindefäden die Anzahl der unteren Kettfäden, die nur das untere Gewebe weben, höher ist als die Anzahl der oberen Kettfäden, die nur das obere Gewebe weben. Die Offenbarung umfasst nur eine
1A–
1C, die als einzige Ausführungsform gelten soll. Diese Figur zeigt ein Sieb, bei dem es keine oberen Kettfäden gibt, die nur das obere Gewebe weben, sondern bei dem untere Kettfäden (W3) vorhanden sind, die nur das untere Gewebe weben. Daher ist bei jeder Gruppe von Bindefäden (B1, B2) die Anzahl der unteren Kette, die nur das untere Gewebe weben, größer als die Anzahl der oberen Kettfäden, die nur das obere Gewebe weben. Die Anmeldung offenbart kein Sieb, bei dem Kettfäden nur für das obere Gewebe zweckbestimmt sind, und offenbart nur ein Sieb, bei dem ein zweckbestimmter unterer Kettfaden (W3) für jede Gruppe von Bindefäden (B1, B2) vorhanden ist.
-
Es hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, Webmuster vorzusehen, bei denen die in dem PS-Webmuster verwendeten Kettfäden nur durch intrinsische Bindefadenpaare, die mit ausgewählten MS-Schussfäden verwebt sind, vorgesehen sind und Kettfäden, die nur für die MS-Lage zweckbestimmt sind, d. h. die nicht in die PS verlaufen, mit bestimmten der gleichen ausgewählten MS-Schussfäden verwebt sind, so wie es weiter unten erläutert wird, um eine stabile Basis für das PS-Gewebe vorzusehen. Wenn das Verhältnis der Anzahl der MS-Kette zu der Anzahl der effektiven PS-Kette, die die einzigen kombinierten Verläufe bilden, mindestens 1,5:1 beträgt, und wobei in der PS relativ kurze MD-Rahmenlängen vorgesehen sind, führt dies zu einem Maximieren von Faserunterstützung, während eine große offene Fläche vorgesehen wird, um die Entwässerung des Blatts beizubehalten. Weiterhin wurde festgestellt, dass aufgrund der einzigartigen Konstruktion dieser Siebe ihr CPR sehr hoch, in dem Bereich von etwa 16% bis 30%, ist, was dazu dient, direkt direktes Durchlaufen von Fluid durch das Sieb zu verringern, was zu ausgezeichneten Blattbildungseigenschaften führt.
-
Bei den erfindungsgemäßen Sieben sind mindestens zwei Kettfäden vorhanden, die für die MS und das Verweben des unteren Gewebes (oder MS-Schusses) für jedes Paar von Bindekettfäden zweckbestimmt sind, und jeder Bindefaden verschränkt sich mit dem MS-Schuss an einer Stelle, an der sich mindestens eine MS-Kette auch mit dem gleichen MS-Schuss verschränkt, um eine Kröpfung zu bilden. Wenn zwei zweckbestimmte MS-Kettfäden für jedes Paar von Bindekettfäden vorhanden sind und die MS-Kettfäden zueinander separaten Verläufen folgen, verbindet sich jeder der zweckbestimmten MS-Kettfäden mit jedem Element eines intrinsischen Bindefadenpaars, um wiederum die Kröpfungen in jedem Rapport des Webmusters zu bilden. Bei einem Sieb, bei dem das MS-Webmuster einzelne Kröpfungen umfasst, bindet somit ein erster MS-Kettfaden einen ersten MS-Schussfaden mit einem ersten Element eines intrinsischen Bindefadenpaars zusammen, um eine erste Kröpfung zu bilden, und bindet dann einen zweiten MS-Schussfaden zusammen mit dem zweiten Element des gleichen intrinsischen Bindefadenpaars, um eine zweite Kröpfung zu bilden. Analog bindet der nächste benachbarte zweckbestimmte MS-Kettfaden mit den MS-Schussfäden, um eine Reihe von Kröpfungen zu bilden, bei denen sich die zwei Elemente des intrinsischen Bindefadenpaars beim Binden mit dem jeweiligen MS-Schussfäden in jedem Fall zusammen mit dem zweckbestimmten MS-Kettfaden abwechseln.
-
Wenn das das MS-Webmuster eine Verwebung über 1, unter 1, über 1 der zweckbestimmten MS-Kettfäden mit drei aufeinanderfolgenden MS-Schussfäden vorsieht, um eine doppelte Kettkröpfung zu bilden, können die Elemente jedes intrinsischen Bindefadenpaars so gewebt werden, dass für die vollständige doppelte Kettkröpfung das erste Element zusammen mit dem entsprechenden zweckbestimmten MS-Kettfaden gewebt wird und für die nächste benachbarte doppelte Kettkröpfung das zweite Element zusammen mit diesem MS-Kettfaden gewebt wird. Alternativ kann jedes Element des Paars in jede doppelte Kettkröpfung aufgenommen werden, indem ein erstes Element zusammen mit dem entsprechenden MS-Kettfaden in dem ersten Teil der doppelten Kettkröpfung gewebt wird und das zweite Element zusammen mit diesem Faden in dem zweiten Teil der gleichen doppelten Kettkröpfung gewebt wird.
-
Bei den Sieben dieser Erfindung sind alle PS-Kettfäden als intrinsische Bindefadenpaare ausgelegt, so dass bei Verweben einer Kette des Paars mit PS-Schussfäden das zweite Element des Paars entweder durch die Mittelebene des Siebs verläuft oder mit ausgewählten MS-Schussfäden verwebt; d. h. jedes intrinsische Bindefadenpaar verwebt mit dem PS-Schuss- um einen einzigen kombinierten Verlauf in der PS zu bilden. Dieser Verlauf besteht aus relativ kürzeren gewebten PS-Segmenten, die aus jedem Paarelement bestehen, wenn sie wiederum mit den PS-Schussfäden verweben. Zwischen jedem gewebten PS-Segment bildet jeder Kettfaden lange Flottungen, die durch die Mittelebene des Siebs verlaufen, bevor der Faden ein oder mehrere Kröpfungen mit ausgewählten Schussfäden der MS-Lage bildet, die wie vorstehend erläutert jeweils ebenfalls mit einer oder beiden der MS-Kette verwebt sind, um die PS- und MS-Lagen miteinander zu verbinden. Diese langen Flottungen tragen dazu bei, die Überfüllungsbedingungen einer vorstehend beschriebenen durchgehenden Leinwandbindung zu entlasten, während sie ein Weben einer größerer Anzahl von CD-Fäden in die Struktur erlauben als andernfalls möglich wäre, ohne die PS-Lage zu überfüllen. Ferner sieht das beibehaltene Kräuseln, das in den Kettfäden der intrinsischen Bindefadenpaare durch Verweben dieser Fäden zum Bilden der Flottungen und Kröpfungen in den Siebkonstruktionen dieser Erfindung erzeugt wird, eine Webnaht hoher Festigkeit vor, die schmäler als in ähnlichen Sieben vorgesehen, die nicht diese Bindefadenpaare verwenden, sein kann. Da der einzige kombinierte Verlauf aus 2 Fäden besteht, von denen jeder in der CD zum anderen seitlich versetzt ist, ist der CD-Abstand zwischen MD-Kröpfungen in der PS-Oberfläche verglichen mit dem in einem vergleichbaren Sieb, das keine intrinsischen Bindefadenpaare umfasst, vorgesehenen Abstand verdoppelt. Dieser seitliche Versatz kombiniert mit den langen inneren Fadenflottungen sieht mehr PS-Entwässerungsfläche als andernfalls möglich vor, während die Rahmenlänge verringert wird, um ein hohes Maß an Faserunterstützung beizubehalten.
-
Insbesondere wurde festgestellt, dass durch Erzeugen der MS-Webstruktur unter Verwenden von Kettfäden, die nur für die MS-Lage zweckbestimmt sind und nicht in die PS verlaufen, an der PS eine sehr feine Webstruktur vorgesehen werden kann, die allein nicht robust genug wäre, um den Kräften standzuhalten, denen ein solches Sieb in einer modern Papierherstellungsumgebung hoher Geschwindigkeit ausgesetzt wäre. Die MS-Lage besteht aus MS-Schuss verwoben mit Sätzen von 2 MS-Kettfäden, die in der MS-Lage bleiben und zusammenwirken, um das Webmuster der MS-Lage zu bilden (d. h. ein Faden ersetzt den anderen, um das MS-Webmuster zu vervollständigen). Diese MS-Kettfäden fungieren nicht als Bindefäden, um die MS- und PS-Lagen des Siebs miteinander zu binden. Im Gegensatz zu den offenbaren Sieben in
EP 1630283 (Quigley) oder
US 6,202,705 (Johnson et al.) oder
US 6,581,645 (Johnson et al.), die allesamt die Verwendung von einzelnen zweckbestimmten MS-Kettfäden in intrinsischen Bindefadenpaar-Siebkonstruktionen offenbarten, nutzen die erfindungsgemäßen Siebe Sätze von zwei MS-Kettfäden, um die Maßhaltigkeit zu verbessern und eine stabile „Basis” vorzusehen, auf der die sehr feine PS-Lage angebracht wird, und gleichzeitig den CPR zu erhöhen, indem die für Entwässerung in der Mittelebene verfügbare offene Fläche verringert wird. Das Verhältnis der Anzahl an MS-Kettfäden in dem Sieb zur Anzahl der einzigen kombinierten Verläufe in der PS beträgt mindestens 1,5:1, wobei die Verläufe der intrinsischen Bindefadenpaare effektiv als einzelner Verlauf genommen werden. Es hat sich ferner als besonders vorteilhaft bei den Webmustern der Erfindung gezeigt, die zweckbestimmten MS-Kettfäden mit dem MS-Schuss nur an ausgewählten Stellen zu verweben, an denen einer der zwei Kettfäden von den intrinsischen Bindefadenpaaren mit dem gleichen ausgewählten MS-Schuss entweder in einzelnen oder doppelten Kettkröpfungen verwebt, wie vorstehend erläutert wurde.
-
Diese neuartige Kettfadenanordnung ermöglicht die Bildung von CD-ausgerichteten rechteckigen Öffnungen in der PS des Siebs, um die Papierherstellungsfaserunterstützung zu verbessern, während das höhere MS:PS-Kettverhältnis dazu neigt, die Mittelebene und die MS-Oberfläche der Siebe zu verschließen, was Entwässerung verzögert und Verbesserungen der Papierbildung vorsieht. Die MS-Kettfäden sind nur mit den MS-Schussfäden verwebt, um eine robuste und stabile Basis vorzusehen, an der die relativ feine PS-Oberfläche angebracht ist.
-
Daher ist die Erfindung bestrebt, ein industrielles gewebtes Sieb zur Filtration bei der Bildung eines zellulosischen Faserblatts vorzusehen, wobei das Sieb eine blattseitige Lage mit einer blattseitigen Oberfläche und eine maschinenseitige Lage mit einer maschinenseitigen Oberfläche aufweist, wobei das Sieb zu einem sich widerholenden Gesamtwebmuster gewebt ist und umfasst
- (i) Schussfäden der blattseitigen Lage;
- (ii) Schussfäden der maschinenseitigen Lage;
- (iii) einen ersten Satz von Kettfäden, die nur intrinsische Bindefadenpaare umfassen; und
- (i) einen zweiten Satz von Kettfäden, die Kettfäden der maschinenseitigen Lage umfassen, die nur zu der maschinenseitigen Lage beitragen und nur mit den maschinenseitigen Schussfäden verwebt sind,
wobei - (a) für jedes intrinsische Bindefadenpaar das erste und zweite Element komplementären identischen Verläufen folgen, in denen sich die zwei Elemente miteinander abwechseln, um wiederum in der blattseitigen Lage und der maschinenseitigen Lage aufzutauchen, und zusammenwirken, um einen einzigen kombinierten Verlauf in jeder von blattseitiger Lage und maschinenseitiger Lage auszubilden;
- (b) an jeder Stelle, an der ein Element eines intrinsischen Bindefadenpaars mit einem Schussfaden der maschinenseitigen Lage verwebt, um eine Kröpfung zu bilden, mindestens einer der Kettfäden der maschinenseitigen Lage mit dem Schussfaden der gleichen maschinenseitigen Lage in der gleichen Kröpfung verwebt; und
- (c) ein Kettfadenverlaufverhältnis der Anzahl von Kettfäden der maschinenseitigen Lage zu einzigen kombinierten Verläufen der intrinsischen Bindefadenpaare mindestens 1,5:1 beträgt.
-
Die Erfindung ist weiterhin bestrebt, ein industrielles gewebtes Sieb zur Filtration bei der Bildung eines zellulosischen Faserblatts vorzusehen, wobei das Sieb eine blattseitige Lage mit einer blattseitigen Oberfläche und eine maschinenseitige Lage mit einer maschinenseitigen Oberfläche aufweist, wobei das Sieb zu einem sich wiederholenden Gesamtwebmuster gewebt ist und umfasst
- (i) Schussfäden der blattseitigen Lage;
- (ii) Schussfäden der maschinenseitigen Lage;
- (iii) einen ersten Satz von Kettfäden, die nur intrinsische Bindefadenpaare umfassen; und
- (i) einen zweiten Satz von Kettfäden, die Kettfäden der maschinenseitigen Lage umfassen, die nur zu der maschinenseitigen Lage beitragen und nur mit den maschinenseitigen Schussfäden verwebt sind,
wobei - (a) für jedes intrinsische Bindefadenpaar das erste und zweite Element komplementären identischen Verläufen folgen, in denen sich die zwei Elemente miteinander abwechseln, um wiederum in der blattseitigen Lage und der maschinenseitigen Lage aufzutauchen, und zusammenwirken, um einen einzigen kombinierten Verlauf in jeder von blattseitiger Lage und maschinenseitiger Lage auszubilden, so dass in der maschinenseitigen Lage jedes Element des Paars in Folge mit zwei der Schussfäden der maschinenseitigen Lage zusammen mit einem ersten Element eines Paars von benachbarten der Kettfäden der maschinenseitigen Lage an einem ersten Verwebungspunkt und zusammen mit einem zweiten Element des Paars benachbarter Kettfäden der maschinenseitigen Lage an einem zweiten Verwebungspunkt verwebt; und
- (b) ein Kettfadenverlaufverhältnis der Anzahl von Kettfäden der maschinenseitigen Lage zu einzigen kombinierten Verläufen der intrinsischen Bindefadenpaare mindestens 1,5:1 beträgt.
-
Vorzugsweise ist das Sieb ein Papierhersteller-Sieb, das zellulosische Faserblatt ist ein Papierblatt, die blattseitige Lage ist eine papierseitige Lage mit einer papierseitigen Oberfläche und die blattseitigen Schussfäden sind papierseitige Schussfäden.
-
Wie weiter unten erläutert wird, weist das Sieb vorzugsweise einen Faserunterstützungsindex, berechnet gemäß Berans Faserunterstützungsindex, von mindestens 100, bevorzugter mindestens 140 und am bevorzugtesten von mindestens 150 auf.
-
Vorzugsweise weist die blattsseitige Oberfläche eine Entwässerungsfläche von weniger als 45%, bevorzugter zwischen 30% und 40% und am bevorzugtesten zwischen 30% und 35% auf.
-
Vorzugsweise weist das Sieb eine Rahmenzahl zwischen 3000/Zoll2 und 6000/Zoll2 (465/cm2 und 930/cm2) auf. Die Anzahl an Rahmen, die pro Einheitsfläche vorgesehen wird, hängt von der geplanten Endnutzung des Siebs ab und kann zwischen 3300/Zoll2 (511,5/cm2) und 4500/Zoll2 (697,5/cm2) liegen. Rahmenzahlen die höher oder niedriger als der bevorzugte Bereich sind, sind aber sicherlich möglich.
-
Vorzugsweise umfasst die blattseitige Oberfläche Rahmen mit einer größeren Abmessung in der CD als in der MD des Siebs. Vorzugsweise ist auch die Rahmenlänge kleiner als 0,25 mm, bevorzugter kleiner als 0,2 mm, noch bevorzugter kleiner als 0,15 mm und am bevorzugtesten kleiner als 0,1 mm.
-
Vorzugsweise weist jeder MS-Kettfaden eine Querschnittfläche auf, die im Wesentlichen gleich und bevorzugter größer als eine Querschnittfläche jedes Kettfadens eines intrinsischen Bindefadenpaars ist.
-
Vorzugsweise weisen die Kettfäden des ersten Satzes (die intrinsischen Bindefadenpaare) jeweils einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und einen Durchmesser zwischen 0,08 mm und 0,25 mm, bevorzugter einen Durchmesser von 0,1 und 0,13 mm auf. Vorzugsweise weist jeder MS-Schussfaden eine Querschnittfläche auf, die im Wesentlichen gleich und vorzugsweise größer als eine Querschnittfläche jedes PS-Schussfadens ist.
-
Die Fäden jedes der Sätze, d. h. des ersten Satzes von Kettfäden, des zweiten Satzes von Kettfäden, die PS-Schussfäden und die MS-Schussfäden können geeigneterweise eine Querschnittkonfiguration aufweisen, die aus kreisförmig, oval, elliptisch, rechteckig und quadratisch gewählt ist.
-
Vorzugsweise weisen die MS-Kettfäden jeweils einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und einen Durchmesser zwischen 0,08 mm und 0,25 mm auf; die PS-Schussfäden weisen jeweils einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und einen Durchmesser zwischen 0,8 mm und 0,3 mm auf; und die MS-Schussfäden weisen jeweils einen im Wesentlichen kreisförmigen Durchmesser und einen Durchmesser zwischen 0,1 mm und 0,5 mm auf.
-
Vorzugsweise sind die in einem von ersten Satz und zweiten Satz verwendeten Kettfäden Monofile, die aus einem Polymer gebildet sind, das gewählt wird aus: Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN) und einer Mischung von PET und PEN; abhängig von den Endnutzungsanforderungen der Textilmaterialien können auch andere Polymere, die bei der Bildung von Monofilen verwendet werden, die zur Verwendung in gewerblichen Textilmaterialien wie Papierhersteller-Formiersieben gedacht sind, geeignet sein.
-
Vorzugsweise sind die Schussfäden auch Monofile und werden aus einem Polymer gebildet, welches umfasst: ein Polyamid oder ein Copolyamid, ein Polyester gewählt aus Polybutylenterephthalat (PBT), Polytrimethylenterephthalat (PTT), PET oder eine Mischung aus PET und Polyurethan, wie es in
US 5,169,711 oder
US 5,502,120 beschrieben ist. Wenn das gewählte Material ein Polyamid ist, wird es vorzugsweise aus Polyamid-6, Polyamid-6/6, Polyamid-6/10, Polyamid 11, Polyamid 12 und Polyamid-6/12 oder Mischungen oder Copolymeren derselben gewählt.
-
Vorzugsweise weist das Sieb eine Entwässerungsfläche in der Mittelebene zwischen der blattseitigen Lage und der maschinenseitigen Lage von weniger als 40%, bevorzugter weniger als 30% und am bevorzugtesten weniger als 20% auf.
-
Die Siebe der Erfindung können unter Verwenden eines Webstuhls, der entweder mit zwei oder mit drei Kettbäumen ausgestattet ist, und gemäß einem Gesamtwebmuster, das von 8, 12, 16 und 24 Webfächern in dem Webstuhl (Webfachanzahl) erfordert, gewebt werden. Zwei Bäume sind am geeignetsten und sind somit im Allgemeinen bevorzugt. Wenn die Verlaufslängen eines der zusammenwirkenden Kettfäden entweder in der MS oder der PS unterschiedlich sind, dann ist ein Webstuhl mit drei Bäumen erforderlich, um die unterschiedlichen Längen aufzunehmen.
-
Vorzugsweise umfasst der einzige kombinierte Verlauf jedes Paars der intrinsischen Bindefäden zwei Segmente, die durch Fadenaustauschpunkte getrennt sind, und die Anzahl an MS-Schussfäden unter jedem benachbarten Paar von Fadenaustauschpunkten in einem Rapport des Gesamtwebmusters des Siebs ist gleich; alternativ ist die Anzahl an MS-Schussfäden unter jedem benachbarten Paar von Fadenaustauschpunkten in einem Rapport des Gesamtwebmusters des Siebs nicht gleich. Wenn dies geschieht, dann muss das Sieb unter Verwenden eines Webstuhls gewebt werden, der mit 3 Kettbäumen ausgestattet ist, um die verschiedenen Verlaufslängen der Kettfäden zu bewältigen.
-
Im Allgemeinen können die für die papierseitige Lage sowie die maschinenseitige Lage gewählten Webausführungen aus verschiedenen Webmustern gewählt werden, die im Stand der Technik bekannt sind. Vorzugsweise wird die PS-Webausführung aus der Gruppe bestehend aus: einer Leinwandbindung, einem 2/1-Köper, einem 2/1-Atlas, einem 3/1-Köper, einem 3/1-Atlas und einer Ausführung gewählt aus bekannten 2 × 2-, 3 × 3-, 3 × 6- und 4 × 8-Mustern gewählt wird; vorzugsweise ist die Webausführung der PS eine Leinwandbindung. Die MS-Webausführung kann aus einer einer Gruppe von gut bekannten Ausführungen gewählt werden, einschließlich Leinwandbindung, Köper und Atlasbindung; noch bevorzugter wird die Ausführung aus einer 3 × 3-, 4 × 4-, 5 × 5-, 6 × 6- und 6 × 12-Ausführung gewählt; am bevorzugtesten wird sie aus einem 3 × 3-Köper, einem gebrochenen Köper mit 6 Webfächern, einem 9 × 9-Köper oder einer N × 2N Ausführung gewählt, bei der N die Anzahl von Kettfäden ist und 2N die Anzahl an Schussfäden in einem Rapport des Gesamtwebmusters ist.
-
Die Siebe der Erfindung weisen einen Faserunterstützungsindex(FSI)-Wert, berechnet gemäß Berans Faserunterstützungsindex, von mindestens 100 und vorzugsweise bis zu mindestens 150, am bevorzugtesten zwischen 150 und 175 auf. Die papierseitige Entwässerungsfläche ist kleiner als 45%, vorzugsweise 30% bis 45%, am bevorzugtesten 30% bis 32%. Die Siebe der Erfindung haben einen Mittelebenenwiderstand in einer gedachten Mittelebene zwischen der papierseitigen Lage und der maschinenseitigen Lage von weniger als 40%, vorzugsweise weniger als 30%, am bevorzugtesten von weniger als 20%.
-
Beispiele der Siebe der Erfindung wurden gewebt und mit einem Kontrollsieb, das gemäß
US 5,826,627 für Seabrook et al. gewebt wurde (in Tabelle 1 nachstehend als „Kontrolle” bezeichnet), und einem ähnlichen Sieb mit einer erhöhten Schussfadenzahl (Sieb 2 in Tabelle 1) verglichen. Siebe 3 und 4 in Tabelle 1 sind zwei Siebe der Erfindung, wie nachstehend näher erläutert wird.
-
Tabelle 1:
-
In dieser Tabelle werden die verschiedenen Werte für die aufgeführten Merkmale in den Einheiten angegeben, die derzeit in der Branche standardmäßig verwendet werden. Anwendbare Umwandlungen werden aber in Bezug auf jedes der Merkmale vorgesehen, die im Text, der auf die Tabelle folgt, näher erläutert werden.
| TABELLE 1 |
| Sieb I. D. | Kontrolle | Sieb 2 | Sieb 3 | Sieb 4 |
| Siebaufbau | US 5,826,627 | US 5,826,627 | Erfindung | Erfindung |
| PS-Bindung | Leinwandbindung | Leinwandbindung | Leinwandbindung | Leinwandbindung |
| Fadenzahl (1/Zoll) | | | | |
| Papierseite MD × CMD | 74 × 90 | 74 × 110 | 37 × 90 | 37 × 110 |
| Fadendurchmesser (mm) | | | | |
| PS/MD | 0,13 | 0,13 | 0,13 | 0,13 |
| PS/CD | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 |
| Oberflächeneigenschaften | | | | |
| Entwässerungsfläche | 31,3% | 24,5% | 40,9% | 31,9% |
| Rahmenzahl | 6660/Zoll | 8140/Zoll2 | 3330/Zoll2 | 4070/Zoll2 |
| Faserunterstützungsindex (FSI) | 169 | 196 | 145 | 171 |
| Rahmenlänge | 0,142 mm | 0,091 mm | 0,142 mm | 0,091 mm |
| Rahmenöffnungen | | | | |
| Rahmenzahl/Quadratzoll | 6660/Zoll2 | 8140/Zoll2 | 330/Zoll2 | 4070/Zoll2 |
| Rahmenlänge (mm) | 0,142 | 0,091 | 0,142 | 0,091 |
| Rahmenbreite (mm) | 0,213 | 0,213 | 0,556 | 0,556 |
| Rahmenfläche (mm2) | 0,030 | 0,019 | 0,079 | 0,051 |
-
Die PS-Bindung des Kontrollsiebs war eine herkömmliche Leinwandbindung; die Fadenzahl in der PS-Oberfläche betrug 74 × 90 (Kette × Schuss) pro Zoll (29,13 × 35,43 pro cm). Der Durchmesser des PS-Kettfadens betrug 0,13 mm und der Durchmesser des PS-Schussfadens betrug 0,14 mm. Die PS-Entwässerungsfläche betrug 31,3%, die Rahmenzahl pro Quadratzoll betrug 6660/Zoll2 (1032,3/cm2), der FSI war 169 und die maximale MD-Rahmenlänge betrug 0,142 mm.
-
Sieb 2 – Bei dieser Probe wurde das Sieb als Leinwandbindung gemäß der gleichen Ausführung und unter Verwenden der gleichen Fadendurchmesser wie das Kontrollsieb gewebt. In diesem Fall wurde aber die CD-Schusszahl auf 110/Zoll (43,3/cm) angehoben, um den MD-ausgerichteten Fasern größere CD-Unterstützung zu geben. Dies hatte die erwünschte Wirkung des Verringerns der Rahmenlänge auf 0,091 mm und des Erhöhens des FSI bis auf 196, während die Rahmenzahl auf 8140/Zoll2 (1261,7/cm2) erhöht wurde. Die Entwässerungsfläche der PS war aber von 31,3% auf 24,5% (eine Verringerung um 21,7%) verringert. Diese beträchtliche Verringerung der Entwässerungsfläche würde das Volumen von Wasser verringern, das durch ein Sieb abgelassen würde, wenn der gleiche Differenzdruck beibehalten werden würde.
-
Sieb 3 – Bei diesem Sieb der Erfindung, das weiter unten bezüglich der Zeichnungen erläutert wird, waren alle in der PS auftauchenden Ketten intrinsische Bindefadenpaare, die die Anzahl der MD-Kröpfungen auf der Leinwandbindungsoberfläche um die Hälfte verringern, wenn durch die Verwendung der Bindefadenpaare die Anzahl effektiver Kettfäden von 74 auf 37 verringert wird. Die CD-Komponente jeder Rahmenöffnung wurde dadurch von 0,213 mm auf 0,556 mm erhöht, was die Entwässerungsfläche von 31,3% auf 40,9% erhöhte, während die gleichen Fadendurchmesser wie in dem Kontrollsieb verwendet wurden. Die Rahmenlänge von 0,142 mm war die gleiche wie in dem Kontrollsieb, doch fiel die Rahmenzahl von 6660/Zoll2 (1032,3/cm2) auf 3330/Zoll2 (516,15/cm2). Die wenigeren MD-Fäden führten somit zu größeren Rahmen als bei dem Kontrollsieb, doch fiel der FSI aufgrund der verringerten MD-Unterstützung von 169 auf 145.
-
Sieb 4 – Bei diesem zweiten Sieb der Erfindung wurde die offenere Struktur von Sieb Nr. 3 beibehalten, doch wurde die Anzahl von CD-Schussfäden wie in Sieb Nr. 2 unter Verwenden der Fäden gleichen Durchmessers wie in diesem Sieb auf 110/Zoll (43,4/cm) erhöht. Die Verwendung der intrinsischen Bindefadenpaare verringerte aber die Entwässerungsfläche von Sieb Nr. 4 auf 31,9% (ähnlich wie beim Kontrollsieb), war aber immer noch viel offener als Sieb Nr. 2 (bei 24,5%). Die maximale MD-Rahmenlänge betrug 0,091 mm (genau wie bei Sieb Nr. 2), doch stieg der FSI auf 171 und die Rahmenzahl erhöhte sich auf 4070/Zoll2 (630,85/cm2) verglichen mit 3330/Zoll2 (516,15/cm2) bei Sieb Nr. 3 und 6660/Zoll2 (1032,3/cm2) für das Kontrollsieb.
-
Die aus Sieb Nr. 4 erhaltenen Daten zeigen deutlich, dass unter Verwenden von Paaren von Kettfäden, die als intrinsische Bindefadenpaare angeordnet sind, aufgebaute Siebe eine PS-Sieboberfläche mit einem hohen FSI-Wert vorsehen können, ohne andere wichtige Faktoren wie Rahmenzahl und Entwässerungsfläche einzubüßen.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Nun wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei:
-
1 ein Bindungsschaubild einer Ausführungsform der Erfindung ist;
-
2 eine Querschnittansicht der Ausführungsform von 1 ist, die Kettprofile ausgewählter Fäden zeigt;
-
3 ein Bindungsschaubild einer Ausführungsform der Erfindung ist;
-
4 eine Querschnittansicht der Ausführungsform von 3 ist, die Kettprofile ausgewählter Fäden zeigt;
-
5 ein Bindungsschaubild einer Ausführungsform der Erfindung ist;
-
6 eine Querschnittansicht der Ausführungsform von 5 ist, die Kettprofile ausgewählter Fäden zeigt;
-
7 ein Bindungsschaubild einer Ausführungsform der Erfindung ist;
-
8 eine Querschnittansicht der Ausführungsform von 7 ist, die Kettprofile ausgewählter Fäden zeigt;
-
9 ein Bindungsschaubild einer Ausführungsform der Erfindung ist;
-
10 eine Querschnittansicht der Ausführungsform von 9 ist, die Kettprofile ausgewählter Fäden zeigt;
-
11 ein Bindungsschaubild einer Ausführungsform der Erfindung ist;
-
12 eine Querschnittansicht der Ausführungsform von 11 ist, die Kettprofile ausgewählter Fäden zeigt.
-
Eingehende Beschreibung der Zeichnungen
-
Unter Bezug auf die 1, 3, 5, 7, 9 und 11 zeigt jede dieser ein Bindungsschaubild einer Ausführungsform der Erfindung, wogegen jede der 2, 4, 6, 8, 10 und 12 Kettprofile zeigt, die jeweils diesen sechs Bindungsschaubildern entsprechen.
-
In jedem dieser sechs Bindungsdiagramme sind Kettfäden 100 gezeigt, die auf der Seite vertikal laufen, über die Oberseite des Schaubilds einzeln als 1 bis 24 in jedem der 24-Webfach-Muster, die in 1, 3, 7, 9 und 11 gezeigt sind, und als 1 bis 16 in dem 16-Webfach-Muster, das in 5 gezeigt ist, nummeriert sind. Die Schussfäden 200, die PS-Schüsse 210 und MS-Schüsse 220 umfassen, sind horizontal über die Seite verlaufend gezeigt und auf der linken Seite des Schaubilds nach unten einzeln als 1 bis 24 (1), 1 bis 36 (3), 1 bis 48 (5), 1 bis 36 (7), 1 bis 36 (9) und 1 bis 24 (11) nummeriert.
-
Unter Bezug auf 2 sind PS-Schüsse 210 und MS-Schüsse 220 in Querschnitt, verwebt mit intrinsischen Bindefäden 1 und 2, und zweckbestimmte MS-Kettfäden 13 und 14 in einem 24-Webfach-Muster gezeigt. Die MS-Schüsse 220 sind einzeln als Schüsse 2, 5, 8, 11, 14, 17, 20 und 23 bezeichnet, entsprechend den nummerierten Schüssen in dem Bindungsschaubild von 1. In einem ersten Segment, das in der Mitte dieser Figur als komplettes Segment gezeigt ist, verwebt ein intrinsischer Bindefaden 1 mit PS-Schüssen 210 in einem Leinwandbindungsmuster, während der intrinsische Bindefaden 2 mit den MS-Schüssen 220 verwebt, um eine doppelte Kröpfung 302 zusammen mit dem ersten MS-Kettfaden 14 und dann MS-Kettfaden 13 zu bilden. Nachdem die intrinsischen Bindefäden 1 und 2 an Austauschpunkt 401 die Positionen tauschen, verwebt in einem zweiten Segment, das rechts und links in der Figur gezeigt ist, der intrinsische Bindefaden 2 mit PS-Schüssen 210 in einer Fortsetzung des Leinwandbindungsmusters, während der intrinsische Bindefaden 1 mit den MS-Schüssen 220 verwebt, um eine doppelte Kröpfung 301 zusammen mit dem ersten MS-Kettfaden 14 und dann MS-Kettfaden 13 zu bilden. Danach tauschen die intrinsischen Bindefäden 1 und 2 wieder an Austauschpunkt 402 die Positionen, um das Muster zu wiederholen.
-
Unter Bezug auf 4 sind wieder PS-Schüsse 210 und MS-Schüsse 220 in Querschnitt, verwebt mit intrinsischen Bindefäden 1 und 2, und zweckbestimmte MS-Kettfäden 13 und 14 in einem 24-Webfach-Muster gezeigt. Die MS-Schüsse 220 sind einzeln als Schüsse 2, 5, 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26, 29, 32 und 35 bezeichnet, entsprechend den nummerierten Schüssen in dem Bindungsschaubild von 3. In einem ersten Segment, das in der Mitte dieser Figur als komplettes Segment gezeigt ist, verwebt ein intrinsischer Bindefaden 1 mit PS-Schüssen 210 in einem Leinwandbindungsmuster in einem längeren Lauf auf der PS als in 2, während der intrinsische Bindefaden 2 in der Mittelebene getragen wird, dann mit den MS-Schüssen 220 verwebt, um eine doppelte Kröpfung 303 zusammen mit dem ersten MS-Kettfaden 13 und dann MS-Kettfaden 14 zu bilden, woraufhin die intrinsischen Bindefaden 1 und 3 an Austauschpunkt 403 die Positionen tauschen. Danach verwebt in einem zweiten Segment, das rechts und links in der Figur gezeigt ist, der intrinsische Bindefaden 2 mit PS-Schüssen 210 in einer Fortsetzung des Leinwandbindungsmusters, wiederum in einem längeren Lauf auf der PS als in 2, während der intrinsische Bindefaden 1 in der Mittelebene getragen wird und dann mit den MS-Schüssen 220 verwebt, um eine doppelte Kröpfung 304 zusammen mit dem ersten MS-Kettfaden 13 und dann MS-Kettfaden 14 zu bilden, woraufhin die intrinsischen Bindefäden 1 und 2 wieder an Austauschpunkt 404 die Positionen tauschen, um das Muster zu wiederholen.
-
Unter Bezug auf 6 sind PS-Schüsse 210 und MS-Schüsse 220 in Querschnitt, verwebt mit intrinsischen Bindefäden 1 und 3, und zweckbestimmte MS-Kettfäden 2 und 4 in einem 16-Webfach-Muster gezeigt. Die MS-Schüsse 220 sind einzeln als Schüsse 2, 5, 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26, 29, 32, 35, 38, 41, 44 und 47 bezeichnet, entsprechend den nummerierten Schüssen in dem Bindungsschaubild von 5. In einem ersten Segment, das in der Mitte dieser Figur als komplettes Segment gezeigt ist, verwebt ein intrinsischer Bindefaden 1 mit PS-Schüssen 210 in einem Leinwandbindungsmuster, während der intrinsische Bindefaden 3 mit den MS-Schüssen 220 verwebt, um eine doppelte Kröpfung 305 zusammen mit dem ersten MS-Kettfaden 2 und dann MS-Kettfaden 4 zu bilden, und verbleibt dann in der Mittelebene, bevor er an dem Austauschpunkt 406 mit dem intrinsischen Bindefaden 1 Positionen tauscht. Danach verwebt in einem zweiten Segment, das rechts und links in der Figur gezeigt ist, der intrinsische Bindefaden 3 mit PS-Schüssen 210 in einer Fortsetzung des Leinwandbindungsmusters, während der intrinsische Bindefaden 1 in der Mittelebene getragen wird und dann mit den MS-Schüssen 220 verwebt, um eine doppelte Kröpfung 306 zusammen mit dem ersten MS-Kettfaden 2 und dann MS-Kettfaden 4 zu bilden, bis er mit dem intrinsischen Bindefaden 1 an Austauschpunkt 405 die Positionen tauschen, um das Muster zu wiederholen.
-
Unter Bezug auf 8 sind PS-Schüsse 210 und MS-Schüsse 220 in Querschnitt, verwebt mit intrinsischen Bindefäden 1 und 2, und zweckbestimmte MS-Kettfäden 13 und 14 in einem 24-Webfach-Muster gezeigt. Die MS-Schüsse 220 sind einzeln als Schüsse 2, 5, 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26, 29, 32 und 35 bezeichnet, entsprechend den nummerierten Schüssen in dem Bindungsschaubild von 7. In einem ersten Segment, das in der Mitte dieser Figur als komplettes Segment gezeigt ist, verwebt ein intrinsischer Bindefaden 1 mit PS-Schüssen 210 in einem Leinwandbindungsmuster, während der intrinsische Bindefaden 2 mit den MS-Schüssen 220 verwebt, um eine doppelte Kröpfung 307 zusammen mit dem MS-Kettfaden 14 zu bilden, und verbleibt dann in der Mittelebene, bevor er mit dem intrinsischen Bindefaden 1 an Austauschpunkt 408 die Positionen tauschen. Danach verwebt in einem zweiten Segment, das rechts und links in der Figur gezeigt ist, der intrinsische Bindefaden 2 mit PS-Schüssen 210 in einer Fortsetzung des Leinwandbindungsmusters, während der intrinsische Bindefaden 1 mit den MS-Schüssen 220 verwebt, um eine doppelte Kröpfung 308 zusammen mit dem MS-Kettfaden 13 zu bilden, und bleibt dann in der Mittelebene des Siebs, bis er mit dem intrinsischen Bindefaden 2 an Austauschpunkt 407 die Positionen tauscht.
-
Unter Bezug auf 10 sind PS-Schüsse 210 und MS-Schüsse 220 in Querschnitt, verwebt mit intrinsischen Bindefäden 1 und 2, und zweckbestimmte MS-Kettfäden 13 und 14 in einem 24-Webfach-Muster gezeigt. Die MS-Schüsse 220 sind einzeln als Schüsse 2, 5, 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26, 29, 32 und 35 bezeichnet, entsprechend den nummerierten Schüssen in dem Bindungsschaubild von 9. Bei diesem Muster wechseln sich intrinsische Bindefäden 1 und 2 beim Vorsehen einer Leinwandbindung in der PS ab, und jeder verwebt mit den MS-Schüssen 220 an einzelnen Kröpfungen 309, aber zusammen sowohl mit MS-Kette 13 als auch 14, wobei sie für lange innere Flottungen zwischen den einzelnen Kröpfungen 309 in der Mittelebene und jedem der Austauschpunkte 409 und 410 bleiben.
-
Unter Bezug auf 12 sind PS-Schüsse 210 und MS-Schüsse 220 in Querschnitt, verwebt mit intrinsischen Bindefäden 1 und 2, und zweckbestimmte MS-Kettfäden 13 und 14 in einem 24-Webfach-Muster gezeigt. Die MS-Schüsse 220 sind einzeln als Schüsse 2, 5, 8, 11, 14, 17, 20 und 23 bezeichnet, entsprechend den nummerierten Schüssen in dem Bindungsschaubild von 11. Bei diesem Muster wechseln sich intrinsische Bindefäden 1 und 2 beim Vorsehen einer Leinwandbindung in der PS ab, und verweben jeweils mit den MS-Schüssen 220 an doppelten Kröpfungen 312, 311, aber in jedem Fall zusammen sowohl mit MS-Kette 13 als auch 14. Zwischen den Austauschpunkten 412 und 411 sieht er intrinsische Bindefaden 2 zusammen mit Kettfäden 13 und 14 eine Leinwandbindung in der MS vor; analog setzt der intrinsische Bindefaden 1 das Muster mit Kettfäden 13 und 14 zwischen Austauschpunkt 411 und dem folgenden Austauschpunkt 412 fort.
-
Bei den Sieben der Erfindung sind wie vorstehend erläutert die intrinsischen Bindefäden als Paare vorgesehen, und in jedem Fall verwebt in jedem Rapport des Bindungsmusters jeder der Fäden des Paars wiederum mit den blattseitigen Schussfäden, um zu dem blattseitigen Muster beizutragen, während der andere Faden des Paars wiederum eine innere Flottung in der Mittelebene des Siebs zwischen der blattseitigen und der maschinenseitigen Lage bildet und dann zusammen mit zweckbestimmten MS-Kettfäden mit ausgewählten Schussfäden verwebt. Somit bildet jedes Paar von intrinsischen Bindefäden einen einzigen kombinierten Kettverlauf in der Blattseite des Siebs, was bei Vergleich mit der Anzahl zweckbestimmter MS-Kettfäden in dem gleichen Rapport des Gesamtwebmusters das Kettfadenverlaufsverhältnis bestimmt, das für Siebe der Erfindung mindestens 1,5:1 (MS:PS-Verhältnis) beträgt.
-
Weiterhin ist in den Sieben der Erfindung aus den Figuren ersichtlich, dass die vorstehend bezeichneten Segmente, die von den Fadenaustauschpunkten der intrinsischen Bindefäden getrennt sind, gleich oder ungleich sein können; somit kann die Anzahl an MS-Schussfäden zwischen jedem benachbarten Paar von Austauschpunkten in einem Rapport des Gesamtwebmusters des Siebs gleich oder ungleich sein, was abhängig von der spezifischen geplanten Endnutzung des Siebs die Optionen maximiert, die für die MS-Webmuster gewählt werden können, beispielsweise MS-Schussflottenlängen.
-
Aufgrund der einzigartigen Auslegung sowohl der intrinsischen Bindefadenpaare und der MS-Kettfäden weisen die Siebe dieser Erfindung ferner vorteilhafte CPR-Werte auf, wobei sie eine offene Fläche für Entwässerung aufweisen, die mindestens nur 30% beträgt und potentiell nur 20% oder weniger beträgt. Dies zeigt an, dass diese neuartigen Siebe weniger Direktdurchlauf als vergleichbare Siebe des Stands der Technik haben, die nicht so aufgebaut sind und die keine zusätzliche MS-Kette aufweisen, die in der hierin offenbarten Weise angeordnet ist, was bezüglich verbesserter Blattbildung und Gleichmäßigkeit Vorteile für den Papierhersteller bietet.
-
Zusammenfassung
-
Ein gewebtes Filtrationssieb für die Bildung eines zellulosischen Blatts. Die Kettfäden umfassen intrinsische Bindefadenpaare und einen Satz zweckbestimmter maschinenseitiger Kettfäden. Die Elemente jedes intrinsischen Bindefadenpaars wechseln einander ab, um einen einzigen kombinierten Verlauf in jeder Lage zu bilden. Sobald ein Element mit einem Schussfaden der maschinenseitigen Lage verwebt, verwebt mindestens ein Kettfaden der maschinenseitigen Lage mit dem gleichen Schussfaden in der gleichen Kröpfung. In manchen Ausführungsformen bilden die Elemente doppelte Kröpfungen in der maschinenseitigen Lage, zuerst zusammen mit einem ersten Kettfaden der maschinenseitigen Lage und dann zusammen mit einem zweiten Kettfaden der maschinenseitigen Lage. Das Kettfadenverlaufverhältnis der Kettfäden der maschinenseitigen Lage zu einzigen kombinierten Verläufen der intrinsischen Bindefadenpaare beträgt mindestens 1,5:1. Die Siebe sehen verbesserten Mittelebenenwiderstand vor, was zu einer verbesserten Entwässerung und Blattgleichmäßigkeit führt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 5826627 [0003, 0015, 0042, 0043, 0043]
- US 2006/0048840 [0017]
- EP 1630283 [0022]
- US 6202705 [0022]
- US 6581645 [0022]
- US 5169711 [0036]
- US 5502120 [0036]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- Robert Beran in TAPPI J, in Vol. 62, Nr. 4 (April 1979), S. 42 [0003]
- TAPPI J., Vol. 62, Nr. 4 (April 1979), Seiten 39–44 [0007]