DE2718036A1 - Papiermacherfilz und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Papiermacherfilz und verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
Papiermacherfilz und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Papiermacherfilz sowie ein
Verfahren zu seiner Herstellung.
Papiermacherfilze sind im Handel in einer Vielzahl von Variationen
zu haben. Gewebte Filze werden hergestellt durch Weben von Wolle oder Wolle und synthetischen Garnen, worauf das Gewebe geschrumpft
oder verfilzt wird, um die gewünschten Eigenschaften und Abmessungen für eine bestimmte Anwendung zu erhalten. Obgleich derartige
gewebte Filze immer noch in großem Umfange verwendet werden, setzen sich Nadelfilze immer mehr durch. Bisher werden Nadelfilze
dadurch hergestellt, daß eine Faserbahn auf ein Gewebesubstrat aufgenadelt wird. Das Gewebesubstrat wird normalerweise auf einem
Filzwebestuhl gewebt. Die Faserbahn wird durch Kardieren oder Krempeln von Fasern gebildet, und die fertige Bahn wird dann unmittelbar
vor dem Durchgang durch eine Nadelmaschine auf das Gewebesubstrat aufgelegt. Es können mehrere aufeinanderfolgende Bahnlagen
verwendet werden, wobei der Filz nach jedem Auflegen einer Bahn erneut durch die Nadelmaschine geführt wird. Auch können auf
einer oder beiden Seiten des Gewebesubstrats solche Bahnen aufgenadelt werden.
Die Oberflächenqualität eines Papiermacherfilzes ist direkt verantwortlich
für die Qualität und den finish des darauf gebildeten Papiers. Eine Schwierigkeit, die bei den bekannten Papiermacherfilzen
eintritt, besteht in den Oberflächen-Unebenheiten oder Unregelmäßigkeiten, die durch die Struktur des Gewebes oder
im Falle eines Nadelfilzes durch die Struktur des GewebeSubstrats
entstehen. Die Kreuzungsstellen der Quer- und Schußfäden sind vorstehende Punkte, welche Eindrücke auf dem zu formenden Papier
hinterlassen. Es wurde bereits vorgeschlagen, durch Weglassen der Querfäden in dem Gewebesubstrat eines Nadelfilzes die Ober-
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flächenqualität des Filzes zu verbessern, siehe US-PS 3 458 911. Dabei wurde als Mittel zum Entfernen der Querfäden die Anweisung
gegeben, diese in Form eines löslichen Materials zu verwenden. Nach dem Nadelvorgang wurden die Querfäden durch Auflösung entfernt.
Die Weglassung der Längsfäden wurde nicht vorgeschlagen, da diese Fäden im allgemeinen als wesentlich für das Spannen des
Filzes auf der Papiermaschine und für die Stabilität des Filzes in der Laufrichtung der Maschine angesehen wurden. Außerdem
würden, wenn man vor der Frage stünde, die Längsfäden oder die Querfäden eines Gewebesubstrats eines Nadelfilzes wegzulassen,
auch deswegen die Querfäden weggelassen werden, da dies die Fäden sind, die normalerweise den Entwässerungswiderstand und
die Okklusion des Filzes erhöhen.
Unerwarteterweise wurde festgestellt, daß die Längsfäden in einem Papiermacher-Nadelfilz nicht nötig sind, wenn die Querfäden bestehen
bleiben.
Der erfindungsgemäße Papiermacherfilz ist also dadurch gekennzeichnet,
daß er ausschließlich Querfäden sowie mindestens eine mit diesen vernadelte nichtgewebte, poröse Lage aus Textilfasern
aufweist.Die Erfindung umfaßt auch Zwischenfilze, welche zu den
erfindungsgemäßen Papiermacherfilzen als Endprodukt verarbeitet
werden können.
Zusätzlich zur Aufrechterhaltung einer ausreichenden Spannfähigkeit
und Richtungsstabilität in der Laufrichtung der Papiermaschine haben die erfindungsgemäßen Papiermacherfilze eine verbesserte
Festigkeit und Stabilität in Querrichtung gegenüber Filzen ohne Querfäden, sowie eine ausgezeichnete Porosität, einen geringen
Entwässerungswiderstand und eine gleichmäßigere Massenverteilung in Querrichtung als ein nicht gewebter Filz, und sie verringern
die Ansammlung von Verunreinigungen aus der Papierpulpe.
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Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung derartiger
Papiermacherfilze, wobei ein Gewebesubstrat aus Längsfäden, die in einem bestimmten Lösungsmittel löslich sind, und Querfäden,
die in diesem Lösungsmittel nichtlöslich sind, hergestellt wird, daß dann auf dieses Substrat mindestens eine Textilfaserbahn
aufgenadelt wird und darauf die Längsfäden in dem Lösungsmittel gelöst werden.
Vorzugsweise werden für Querfäden Monofilgarne verwendet, die vorteilhafterweise
die Festigkeit des Filzes in Querrichtung verbessern. Es wurde festgestellt, daß bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren die mechanische Zusammenziehung des Filzes während des Nadelvorganges besser gesteuert werden kann als mit einem nicht
gewebten Filz.
Der Ausdruck "Längsfäden" soll diejenigen Fäden oder Garne bezeichnen,
die in der Arbeitsrichtung (Bewegungsrichtung) des Filzes auf der Papiermaschine verlaufen, während der Ausdruck
"Querfäden" diejenigen Fäden oder Garne bezeichnen soll, die quer zur Arbeitsrichtung des Filzes in der Papiermaschine verlaufen.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Abschnittes eines endlosen Papiermacherfilzes, wobei das Vernadeln einer
ungewebten Lage mit einem Gewebesubstrat dargestellt ist;
Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht des Nadelfilzes, der gemäß
Fig. 1 hergestellt wurde;
Fig. 3 eine Ansicht wie Fig. 2, jedoch nach Entfernen der Längsfäden
aus dem Gewebesubstrat, und
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Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 3 eines anders aufgebauten Papiermacherfilzes gemäß der Erfindung.
Fig. 3 ist eine perspektivische, teilweise abgebrochene Ansicht eines Papiermacherfilzes, der Querfäden 14 aufweist, auf welche
eine obere Vlies-Bahn 15 aus Textilfasern und eine untere Vlies-Bahn 16 aus Textilfasern aufgenadelt ist. Der in Fig. 3 gezeigte
Filz ist weiter charakterisiert durch das Fehlen von Längsfäden, die sonst mit den Querfäden 14 verwoben sind. Die Querfäden 14
können Garne sein, die üblicherweise als Bestandteil eines Gewebesubstrats für Nadelfilze verwendet werden und die gewünschten
Festigkeits-, Steifigkeit-, Biege-Eigenschaften und das gewünschte
Gewicht haben. Konventionelle Gam-Werkstoffe können ebenfalls für
die Querfäden 14 verwendet werden, die in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel Monofilfasern aus synthetischen Polymerharzen wie
Polyäthylen, Polypropylen und ähnlichen Polyolefinen, Polyamiden, Polyimiden, Polyester und dergl. sind. Glasfasern und metallische
Einzelfäden können ebenfalls verwendet werden.
Die Bahnen 15, 16 können aus ungewebter Wolle oder Kunstfasern
oder aus Gemischen von Wolle und synthetischen Textilfasern bestehen, die üblicherweise in der Herstellung von Papiermacher-Nadelfilzen
verwendet werden. Beispielsweise kann die obere Bahn 15 aus Wollfasern bestehen, während die untere Bahn 16 synthetische
Textilfasern, wie beispielsweise Polypropylenfasern enthält. Der sich ergebende Filz besteht aus einer Mischung von Wolle und
synthetischen Polymerharzfasern und eingebetteten Querfäden.
Der Papiermacherfilz von Fig. 3 kann dadurch hergestellt werden,
daß die Bahnen 15 und 16 in aufeinanderfolgenden Nadelungsoperationen mit den Querfäden 14 vernadelt werden. Dadurch kann eine
übliche Nadelmaschine verwendet werden, wobei die Querfäden
während des Nadelungsprozesses auf einem Form-Webstuhl in einen Abstand voneinander gehalten werden.
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Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren werden zuerst die Bahnen
15 und 16 auf ein Gewebesubstrat aufgenadelt, welches Längsfäden enthält, die in einem bestimmten Lösungsmittel löslich sind, sowie
Querfäden, die in diesem Lösungsmittel nicht löslich sind. Dieser erste Schritt ist in Fig. 1 dargestellt, wobei ein Gewebesubstrat
10 in Form eines endlosen Bandes oder Schlauches auf einem Nadelwebstuhl 17 mit einer ungewebten Bahn oder Lage
versehen wird. Nach dem Nadeln der Lage 15 auf das Grundgewebe
können weitere Lagen nacheinander mit der oberen Fläche des Grundgewebes 10 vernadelt werden. Die untere Lage 16 ist ebenfalls mit
dem Grundgewebe 10 vernadelt und es können auch hier weitere Lagen mit der Unterseite des Grundgewebes 10 vernadelt werden. Durch den
Nadelungsvorgang sind alle Lagen miteinander und mit dem Grundgewebe 10 fest verbunden, um eine feste und kompakte Bahn zu bilden,
in welcher die Längsfäden 12 und die Querfäden 14 des Grundgewebes 10 enthalten sind. Diese Bahn ist ein Zwischenfilz, der in einem
zweiten Verfahrensschritt behandelt wird, um den erfindungsgemäßen
Papiermacherfilz zu bilden.
Fig. 2 zeigt einen Zwischenfilz in einer perspektivischen Teilansicht.
Die obere und die untere genadelte Lage 15 und 16 sind zu einer Bahn verbunden, die die Längsfäden 12 und die vorher beschriebenen
Querfäden 14 enthält. Die Längsfäden 12 können Ein- oder Mehrfädengarne aus jedem konventionellen Material sein, das
in einem gegebenen Lösungsmittel löslich ist, welches jedoch bei Auflösen der Garne 12 keinen nachteiligen Einfluß auf die Eigenschaften
der Querfäden 14 oder der damit vernadelten Lagen 15,
hat. Die Längsfäden 16 können beispielsweise aus Kalziumalginat, Natriumalginat, Polystyrol, Äthylzellulose, Polykarbonat und dergl.
Werkstoffen bestehen. Derartige Garne sind bekannt und ebenso die Lösungsmittel, die sie in dem erfindungsgemäßen Verfahren auflösen,
siehe beispielsweise die US-PS 2 539 244, 3 311 928 und 3 458 911.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bestehen die Längsfäden 12 aus Polyvinylalkohol-Mehrfachgarnen, die bei
Raumtemperatur im Wasser löslich sind.
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Der zweite Verfahrensschritt besteht in dem Auflösen der Längsfäden
12, wodurch diese aus dem Zwischenfilz entfernt werden, ohne die Lagen 15, 16 oder die Querfäden 14 zu entfernen oder
wesentlich zu lösen. Die Ausdrücke "im wesentlichen unlöslich" und "ohne wesentliches Auflösen" sollen bedeuten, daß das Lösungsmittel
keine ausreichende Lösungskraft hat, um die gewünschten Eigenschaften der Querfäden 14 und der Lagen 15, 16 negativ zu
beeinflussen. Das Herauslösen der Längsfäden 12 erfolgt dadurch, daß der Zwischenfilz gemäß Fig. 2 in dem geeigneten Lösungsmittel
gewaschen wird. Danach wird der fertiggestellte Papiermacherfilz gewässert, getrocknet und mit üblichen Techniken
fertiggestellt.
Fig. 4 ist eine perspektivische Teilansicht eines abgewandelten Papiermacherfilzes, der ähnlich der Ausführung gemäß Fig. 3 ist,
jedoch sich von diesem dadurch unterscheidet, daß eine homogene Auflage aus Wollfasern mit der Lage 15 und der darunter liegenden
Struktur vernadelt ist, um dem Filz eine bestimmte Oberflächengüte zu geben.
Das folgende Beispiel beschreibt ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung und zur Verwendung des erfindungsgemäßen Papiermacherfilzes,
jedoch ist die Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt :
Zunächst wird ein endloses Gewebesubstrat hergestellt, das aus einem einschichtigen Flachgewebe besteht. Die Querfäden bestehen
aus Polyamid-Einzelfasern mit einem Durchmesser von 0,2 mm und sie sind zu 8 pro cm angeordnet. Die Längsfäden sind Polyvinylalkohol
-Mehr fasergar ne mit einem Gewicht von etwa 20 g/100 m und sie sind in einer Anzahl von 7 pro cm eingewebt. Das gewebte
Substrat wird bei 1430C hitzegehärtet, und zwar in einer Länge,
die gleich der Filzlänge im Webstuhl ist.
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Das gewebte, hitzegehärtete Substrat wird auf einen Nadelwebstuhl aufgebracht und in Längs- und Querrichtung orientierte
Bahnen aus einer Mischung aus Polyamid, Polyester und Polypropylenstapelfasern werden in üblicher Weise auf das Substrat
aufgenadelt. Dieser Nadelfilz wird dann bei 83°C in einer Seifenwasser lösung gewaschen, wobei der Filz mit einer Geschwindigkeit
von etwa 37 m/min, etwa 100 mal durch den Waschtank gezogen wird. Der gewaschene Filz, der nun frei von Längsfäden ist, die
in dem Waschwasser aufgelöst wurden, wird nun auf Trockenzylindern getrocknet und auf die richtige Länge und Spannung
gestreckt. Der fertige Filz hat die folgenden Eigenschaften:
2 Flächengewicht: 1400 g/m
3 2
Luftdurchlässigkeit: 12,8 m /min/m bei 12,7 mm WS
Druckabfall 2 Dichte: 0,255 g/cm bei einer Belastung
von 22 g/cm
Porosität (Hohlraumanteil): 0,653 bei 24 atü Dicke: 3,5 mm bei 24 atü
LXZ Test: Bei einem Druck von 24 atü und
einer Annäherungsgeschwindigkeit von 28 m/s:
L - Richtung: 0,41 pro m χ 10
X - Richtung: 0,55 pro m χ 10
Z - Richtung: 0,59 pro m χ 10
(senkrechte Richtung).
Der LXZ-Text simuliert die Verhältnisse an einem Papiermacherfilz
in der Mitte der Preßzone, wobei der Druckabfall pro Längeneinheit eines Filzes in der L-, X- und Z-Ebene gemessen wird,
siehe die Doktorarbeit von T. N. Kershaw "A Three Dimensional Study of The Factors Affecting the Water Permeability of Wet
Felts", Rensselaer Polytechnik Institute, Troy, New York, U.S.A. vom Juni 1972.
709346/0806
Claims (8)
1. Papiermacherfilz, dadurch gekennzeichnet, daß er ausschließlich Querfäden sowie mindestens eine mit
diesen vernadelte, nichtgewebte, poröse Lage aus Textilfasern aufweist.
2. Papiermacherfilz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Querfäden Monofilfäden sind.
3. Papiermacherfilz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Textilfasern eine Mischung aus Wolle und synthetischen
Polymerharzfasern sind oder ausschließlich aus synthetischen Polymerharzfasern bestehen.
4. Papiermacherfilz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
er auch eine homogene Auflage aus Wollfasern aufweist.
5. Papiermacherfilz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
er auch eine homogene Auflage aus Kunststoff-Textilfasern aufweist.
709846/0806
ORIGINAL INSPECTED
6. Verfahren zur Herstellung eines Papiermacherfilzes nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst ein Gewebesubstrat aus Längsfäden, die in einem bestimmten Lösungsmittel
löslich sind, und Querfäden, die in diesem Lösungsmittel unlöslich sind, hergestellt wird, daß dann auf diese
Substrat mindestens eine Textilfaserbahn aufgenadelt wird und darauf die Längsfäden in dem Lösungsmittel gelöst werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Querfäden Monofilfäden verwendet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Längsfäden solche aus Polyvinylalkohol verwendet werden.
709846/0806
Applications Claiming Priority (1)
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