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Dokumentenidentifikation DE102004048432A1 13.04.2006
Titel Mehrlagiger Stoff mit Binodalem MD-Garn
Anmelder Voith Fabrics Patent GmbH, 89522 Heidenheim, DE
Erfinder Hay, Stewart Lister, Ramsbottom, Lancashire, GB;
Patel, Sanjay, Summerville, Calif., US
DE-Anmeldedatum 05.10.2004
DE-Aktenzeichen 102004048432
Offenlegungstag 13.04.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.04.2006
IPC-Hauptklasse D02G 3/34(2006.01)A, F, I, 20060116, B, H, DE
IPC-Nebenklasse D01D 5/253(2006.01)A, L, I, 20060116, B, H, DE   D03D 1/00(2006.01)A, L, I, 20060116, B, H, DE   D21F 7/08(2006.01)A, L, I, 20060116, B, H, DE   D21F 1/10(2006.01)A, L, I, 20060116, B, H, DE   
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Monofilamentgarn zur Verwendung in einem Industrietextil, wobei das Garn einen binodalen Querschnitt aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren einen Industriestoff, vorzugsweise einen Stoff zur Papierherstellung, der mindestens ein Monofilamentgarn mit einem binodalen Querschnitt umfasst. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Industriestoffes, der ein Monofilamentgarn mit einem binodalen Querschnitt umfasst.

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft Industriestoffe und insbesondere aber nicht ausschließlich Industriestoffe wie Formstoffe zur Papierherstellung.

Die Struktur von Formstoffen zur Verwendung in Papierherstellungsvorrichtungen beeinflusst die Bahnbildung aus der nassen Pulpe und hat daher eine Auswirkung auf die Qualität des hergestellten Papiers. Herkömmlicherweise werden Formstoffe aus Stoffen hergestellt, die durch Weben von einzelnen, zylindrischen Monofilamentsträngen aus Polymermaterial oder Metalldrähten hergestellt werden. Die Knoten, die an den Kreuzungspunkten solcher gewebter Stoffe gebildet werden, hinterlassen auf der Papieroberfläche allerdings Eindrücke, wodurch die Weichheit verringert wird. Es hat sich auch gezeigt, dass solche Stoffe eine schlechte Loslösung des Blattes zeigen.

Um die oben beschriebenen Nachteile abzuschwächen, sind Stoffe entwickelt worden, bei denen wenigstens manche der einzelnen Garne innerhalb der Struktur des Stoffes aus einer Mehrzahl einzelner, verbundener Monofilament-Polymerstränge zusammengesetzt sind.

In US 4,636,426 (Huyck Corporation) werden zwei benachbarte Monofilamentstränge unter Verwendung eines wärmeaktivierten Polymerklebstoffes zusammengeklebt. Die verbundenen Stränge werden entweder in Maschinenlaufrichtung (MD), in Querrichtung (CD) oder sowohl in MD als auch in CD des Stoffes verwendet. Der Klebstoff wird auch verwendet, um die MD- und CD-Garne an ihren Kreuzungspunkten zu kleben. Auf diese Weise wird die Gesamthöhe der Knoten verringert.

In US 5,591,525 (Shakespeare) und ausgeschieden davon US 5,597,646 (Shakespeare) wird der Stoff durch Verwendung von Garnen gebildet, die durch Extrudieren von wenigstens zwei einzelnen Filamenten aus Polymer durch eine Düse um eine Achse gebildet worden sind, wobei das Hervorquellen des Materials an der Düse die Filamente zusammenschmilzt. Die eine Achse bildet eine zentrale Achse, die entweder ein Filament oder ein Hohlraum sein kann.

Stoffe, die durch Verwendung von verbundenen Garnen gebildet worden sind, haben allerdings den Nachteil, dass sie nicht besonders stabil sind und anfällig für eine Trennung der so genannten verbundenen (geklebten oder verschmolzenen) Garne sind.

In US 5,944,062 (Christini Forming Fabrics GmbH) ist das Webmuster des Stoffes so, dass benachbarte MD- oder CD-Garne in Seite-an-Seite-Paaren eingewebt sind, so dass sie sich gegenseitig berühren. Das hat den Nachteil, dass das Problem der Trennung der Garne bleibt zusammen mit der Tatsache, dass zwei Einsätze der Webmaschine während der Bildung des Stoffes erforderlich sind, um solche Paare einzufügen.

In US 5,366,798 (Wangner Systems Corporation) wird ein einfaches System von Kettgarnen mit gestapelten Dreifach-Schussfäden gewebt. Das mittlere Garn des Dreifach-Schusses weist einen Querschnitt auf, der eine H-förmige, sternförmige oder X''-förmige Konfiguration aufweist; dieser geformte Querschnitt bildet einen oberen und einen unteren Kanal, in denen der jeweilige obere und untere Schuss des Stapels aufgenommen und gehalten wird. Das hilft, das laterale Verschieben der Garne innerhalb der gestapelten Struktur zu verhindern, das zu einer Veränderung im Knotenmuster führen würde, das auf der Trägeroberfläche des Stoffes dargeboten wird, und zu einer Veränderung der Entwässerungseigenschaften;

US 4,705,601 (Chiu-Kai) beschreibt einen dreilagigen Formstoff, bei dem Kettgarne, die einen ovalen Querschnitt aufweisen, in die unterste, d.h. maschinenseitige Schicht eingebaut werden. Ovale Kettgarne weisen eine größere Zugfestigkeit auf als die zylindrischen Garne, die in der obersten, d.h. pulpenseitigen Schicht verwendet werden, wodurch ermöglicht wird, dass eine vergleichsweise geringere Anzahl an solchen ovalen Garnen als an zylindrischen Garnen verwendet wird. Das ermöglicht eine niedrigere Dichte in der untersten Schicht, wodurch eine größere Wasserextraktion möglich wird, da es möglich ist, einen größeren Saugdruck auf die unterste Schicht auszuüben. Die ovalen Garne weisen allerdings die selbe vertikale Höhe auf wie die zylindrischen Garne, damit die allgemeine Dicke des Stoffs nicht durch die Verwendung solcher Garne verändert wird und damit die Oberfläche der obersten Lage nicht verändert wird.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Stoff bereitzustellen, bei dem die Auswirkung, die der Knoten auf das darauf transportierte Produkt hat, verringert wird, und der die oben beschriebenen Nachteile überwindet oder erleichtert.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Monofilamentgarn mit einem binodalen Querschnitt bereitgestellt.

Das binodale Monofilamentgarn kann zwei Knoten umfassen, die unmittelbar benachbart sind, oder die Knoten können durch eine einstückige Verbindungsbrücke getrennt sein.

Die binodalen Garne weisen vorzugsweise ein Längenverhältnis zwischen maximaler Breite und maximaler Höhe im Bereich von 1,1 bis 1,7, vorzugsweise von 1,3 bis 1,6 und am meisten bevorzugt von etwa 1,4 auf.

Die binodalen Garne können symmetrisch oder asymmetrisch in Bezug auf Ihre Längsachse sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Knoten auf einer Seite des Garns flach sein.

Die binodalen Garne sind vorzugsweise aus einem Polymermaterial hergestellt. Das Polymermaterial umfasst vorzugsweise PA, PE, PET alleine oder in Kombination.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Industriestoff bereitgestellt, der wenigstens einige Monofilamentgarne mit binodalem Querschnitt umfasst.

Durch Bereitstellen eines Garns, das aus einem einfachen Filament hergestellt ist, weist das Garn mehr strukturelle Einheit auf und ist dadurch stabiler und weniger anfällig für Trennung im Vergleich zu einem verschmolzenen Garn, zu Garnen, die während der Düsenquellung verbunden werden, oder zu Garnen, die einfach nebeneinander gelegt werden. Die erhöhte Stabilität ermöglicht des Weiteren die Verwendung von dünneren (vertikal betrachtet) Garnen, wodurch die Stoffdicke weiter verringert wird, während das Hohlraumvolumen erhalten bleibt oder abnimmt. Zum Beispiel könnte ein binodales Garn ein Garn mit dickerem Durchmesser aber mit der selben Masse ersetzen, um die Stoffdicke zu verringern.

Während die Masse die selbe bleibt, nimmt das Hohlraumvolumen ab. Eine Abnahme des Hohlraumvolumens führt zu einer geringeren Wassertragfähigkeit und verringert dadurch die Wahrscheinlichkeit von Rücknässung. Das ist besonders vorteilhaft für Formstoffe. In Zusammenhang mit der Herstellung führt das zu einem trockeneren Blatt, was Energieeinsparungen oder eine Möglichkeit zur Beschleunigung der Papiermaschine bedeutet.

Die entstehende Verringerung der Knotenhöhe führt zu einer verbesserten Glattheit des Papiers und einer leichteren Blattablösung. Der Kanal zwischen den Knoten führt zu einer verbesserten Entwässerung. Die Knoten stellen auch Punktkontakte mit dem Produkt, das auf dem Stoff bewegt wird, bereit, was zu viel feineren Drahtmarkierungen führt. Es gibt auch eine Verringerung der Zeit, die erforderlich ist, um den Stoff zu weben, da das binodale Garn an die Stelle von zwei getrennten Garnen tritt.

Ein Stoff, der mit binodalen Garnen aufgebaut wird, weist auch eine verbesserte Steifheit auf, was auf Hochgeschwindigkeitsspaltformern mit ihren geschlossenen Formzonen vorteilhaft ist. Steifheit entspricht einer guten Makro-Blattbildung durch die Verringerung von Streifen (Dichtevariationen), die dadurch verursacht werden, dass ein Stoff mit geringer Steifheit nicht in der Lage ist, den hydraulischen Druck auszuhalten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die binodalen Garne Kettgarne und/oder Schussgarne des Stoffes.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Stoff ein mehrlagiger Stoff, der binodale Garne auf der papierseitigen Schicht und/oder der verschleißseitigen Schicht und/oder auf der mittleren Schicht des Stoffes umfasst.

Binodale Garne, die auf der Papierseite des Stoffes verwendet werden, führen zu einer Verringerung der Knotenhöhe, was zu einer glatteren, mit dem Papier in Berührung stehenden Oberfläche führt mit einer geringeren Tendenz zu Drahtmarkierung. Binodale Garne, die auf der Verschleißseite des Stoffes vorzugsweise aber nicht ausschließlich als CD-Garne verwendet werden, haben den Vorteil, dass sie den Schabvorgang der Fasern von Elementen verbessern und die Reibungs/Antriebslast durch eingeschlossenes Wasser verringern, was zu einer Verlängerung der Lebensdauer des Stoffes führt. Binodale Garne können, wenn sie zur mittleren oder oberen Schicht zum Beispiel eines Dreifach-Schuss-Stoffes hinzugefügt werden, gute Steifheit bereitstellen, was eine zusätzliche Faserunterstützung in der obersten Schicht bringt.

Vorteilhafterweise sind alle Kettgarne der papierseitigen Schicht mit binodalem Querschnitt versehen.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn alle verschleißseitigen Kettgarne mit binodalem Querschnitt versehen sind.

Um die Flachheit der papierseitigen Schicht zu erhöhen, haben wenigstens einige der binodalen Garne, die auf der papierseitigen Schicht bereitgestellt sind, eine flache Seite zur Papierseite gerichtet.

Um die Verschleißbeständigkeit der verschleißseitigen Schicht zu erhöhen, haben wenigstens manche der binodalen Garne, die auf der verschleißseitigen Schicht bereitgestellt sind, eine flache Seite zur Verschleißseite gerichtet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weisen die binodalen Garne, die auf der papierseitigen Schicht bereitgestellt sind, das selbe Längenverhältnis auf wie die binodalen Garne, die auf der verschleißseitigen Schicht bereitgestellt sind.

Um eine feine und glatte Papierseite und eine verschleißbeständige Verschleißseite zu erhalten, haben vorzugsweise wenigstens manche binodalen Garne, die auf der papierseitigen Schicht bereitgestellt sind, eine kleinere Gesamtquerschnittsfläche als die binodalen Garne, die auf der verschleißseitigen Schicht bereitgestellt sind.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Industriestoffes bereitgestellt, umfassend den Schritt des Extrudierens eines Einfachfilamentgarns durch eine Düse, um ein binodales Monofilamentgarn herzustellen.

Als Beispiele werden nun nur spezielle Ausführungsformen der Erfindung mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben:

1 ist eine grafische Darstellung von vier veschiedenen binodalen Garnen, wobei jedes gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;

2a und 2b sind Schnittseitenansichten eines einlagigen Stoffes, der mit asymmetrischen binodalen Garnen gewebt ist;

3a ist eine Schnittseitenansicht eines bekannten einlagigen Stoffes, bei dem Monofilament-MD-Garne verwendet werden;

3b ist eine Ansicht ähnlich wie 3a, vergleicht aber den selben Stoff, aufgebaut aus binodalen Garnen an Stelle von bekannten Monofilament-MD-Garnen, und stellt die Gesamtverringerung der Dicke für einen Stoff dar, der gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;

4 ist eine Schnittseitenansicht eines doppellagigen Stoffes, bei dem binodale MD-Garne verwendet werden;

5 ist eine Schnittseitenansicht eines doppellagigen Stoffes, der papierseitige und verschleißseitige binodale CD-Garne umfasst;

6 ist eine Schnittseitenansicht, die eine Dreischuss-Struktur unter Verwendung von binodalen MD-Garnen darstellt;

7 ist eine Schnittseitenansicht, die eine Dreischuss-Struktur unter Verwendung von binodalen CD-Garnen darstellt;

8 ist eine Schnittseitenansicht, die einen Dreischuss-Stoff unter Verwendung von binodalen MD-Garnen darstellt; und

9 ist eine Schnittseitenansicht, die einen Dreischuss-Stoff unter Verwendung von binodalen CD-Garnen darstellt.

Die binodalen Garne der vorliegenden Erfindung werden durch Extrudieren eines einfachen Filaments hergestellt, um ein binodales Garn zu bilden. Beispiele für die Formen solcher binodaler Garne sind in 1 gezeigt, wobei Garn (a) und (b) um ihre X-Achse symmetrisch sind und Garn (c) und (d) nicht um ihre X-Achse symmetrisch sind. Im Garn von 1(a) und 1(d) sind die zwei Knoten 10, 12 einstückig gebildet und sind unmittelbar zueinander benachbart, während im Garn von 1(b) und 1(c) die zwei Knoten 10,12 durch eine einstückig gebildete Verbindungsbrücke 14 voneinander beabstandet sind.

2a und 2b stellen die Verwendung von asymmetrischen binodalen Garnen (c) und (d) in einem einlagigen Stoff 34 und 36 dar. Es versteht sich von selbst, dass die Garne entweder in MD- oder in CD-Richtung oder sowohl in MD- als auch in CD-Richtung liegen können. Die Garne können auch in jeder Position mit ihrer flacheren Seite zu (wie in 2a) oder weg (wie in 2b) von den Garnen gewebt werden, die in die Gegenrichtung gewebt sind. Die Ausrichtung der Garne wird in Abhängigkeit von den erforderlichen Maschinenbedingungen ausgewählt.

Es versteht sich auch von selbst, dass andere Arten von binodalen Garnen, wie z.B. (a) und (b) in einem solchen einlagigen Gewebe verwendet werden könnten. Zum Beispiel ist in 3b das Garn mit dem Querschnitt, der in 1 (a) gezeigt ist, als MD-Garn in einer einlagigen Struktur 38 dargestellt. In 3a ist ein herkömmlicher Stoff mit dem selben Muster wie dem von 3b gewebt dargestellt, aber mit herkömmlichen zylindrischen Garnen und nicht mit binodalen Garnen. Die Messung der Dicke A des herkömmlichen Stoffes (3a) verglichen mit der Dicke B des Stoffes, der aus binodalen Garnen (3b) aufgebaut ist, zeigt, dass die Gesamtdicke des binodalen Stoffes B kleiner ist als die Dicke A des herkömmlichen Stoffes, wodurch die Gesamthöhe der Knoten verringert wird und in der Folge die Tendenz, sich durchzudrücken, wenn er zum Beispiel als Formstoff zur Papierherstellung verwendet wird.

Außerdem ist es durch Bilden des binodalen Garns aus einem einfachen Garn möglich, ein Garn mit erhöhter struktureller Einheit im Vergleich zu einem gepaarten, verbundenen oder verschmolzenen Garn herzustellen. Die erhöhte Stabilität erlaubt die Verwendung von dünneren Garnen, um die Stoffdicke zu verringern, während das Hohlraumvolumen beibehalten oder verringert wird. Zum Beispiel könnte ein binodales Garn ein zylindrisches Garn mit dickerem Durchmesser aber mit der selben Masse ersetzen, um die Stoffdicke zu verringern. Während die Masse die selbe bleibt, nimmt das Hohlraumvolumen ab. Eine Abnahme des Hohlraumvolumens führt zu geringerer Wassertragfähigkeit und verringert daher die Wahrscheinlichkeit einer Rücknässung. Das ist besonders vorteilhaft bei Formstoffen, die zur Herstellung eines trockeneren Blattes führen, was Energieeinsparungen oder eine Möglichkeit zur Beschleunigung der Papiermaschine bedeuten würde.

Außerdem ist ein Kanal für die Entwässerung zwischen den zwei Knoten bereitgestellt, was bei einem flachen Garn, das nicht die Fähigkeit zur Entwässerung aufweist, nicht der Fall ist. Die Knoten des binodalen Garns zeigen auch nur einen Punktkontakt, wodurch ein viel feineres Drahtmuster hergestellt wird verglichen mit dem breiteren Kontakt, der durch ein flaches Garn bereitgestellt wird.

4 stellt die Verwendung von binodalen Garnen als Maschinenrichtungsgarn 16 in einem doppellagigen Stoff 22 dar, während 5 die Verwendung von binodalen Garnen 16, 18 sowohl in Maschinenrichtung als auch in Querrichtung eines Stoffes 24 darstellt. Die Bezugsziffer 18 bezeichnet Garne mit binodalem Querschnitt und die Ziffer 20 Bindegarne.

6 stellt eine Dreischuss-Struktur 26 dar, wobei das binodale Garn als Maschinenrichtungsgarn 16 verwendet ist, während in der Ausführungsform von 7 das binodale Garn als Querrichtungsgarn 18 in einer Dreischuss-Struktur 28 verwendet ist. In der Ausführungsform von 8 ist das binodale Garn als Maschinenrichtungsgarn 16 nur auf der Maschinenseite einer Dreischuss-Struktur 30 verwendet, während 9 eine ähnliche Struktur 32 mit dem binodalen Garn als Querrichtungsgarn 18 darstellt.

Andere Variationen bei der Verwendung von binodalen Monofilamentgarnen werden Fachleuten leicht begegnen.


Anspruch[de]
  1. Monofilamentgarn zur Verwendung in einem Industrietextil, wobei das Garn einen binodalen Querschnitt aufweist.
  2. Monofilamentgarn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das binodale Garn zwei Knoten umfasst, die unmittelbar benachbart sind.
  3. Monofilamentgarn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das binodale Garn zwei Knoten umfasst, die durch eine einstückige Verbindungsbrücke getrennt sind.
  4. Monofilamentgarn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das binodale Garn ein Längenverhältnis von maximaler Breite zu maximaler Höhe von mehr als 1, vorzugsweise im Bereich von 1,1 bis 1,7, mehr bevorzugt von 1,3 bis 1,6 und am meisten bevorzugt um 1,4 aufweist.
  5. Monofilamentgarn nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das binodale Garn symmetrisch oder asymmetrisch bezüglich seiner Längsachse ist.
  6. Monofilamentgarn nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Knoten auf einer Seite des Garns flach sind.
  7. Monofilamentgarn nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das binodale Garn aus einem Polymermaterial hergestellt ist, wobei das Polymermaterial vorzugsweise PA, PE, PET alleine oder in Kombination umfasst.
  8. Industriestoff, vorzugsweise ein Stoff zur Papierherstellung, umfassend mindestens ein Monofilamentgarn gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
  9. Industriestoff nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die binodalen Garne Kettgarne und/oder Schussgarne des Stoffes sind.
  10. Industriestoff nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoff ein mehrlagiger Stoff ist, der binodale Garne auf der papierseitigen Schicht und/oder der verschleißseitigen Schicht und/oder auf einer mittleren Schicht des Stoffes umfasst.
  11. Industriestoff nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass alle Kettgarne der papierseitigen Schicht mit binodalem Querschnitt versehen sind.
  12. Industriestoff nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass alle Kettgarne auf der Verschleißseite mit binodalem Querschnitt versehen sind.
  13. Industriestoff nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige der binodalen Garne, die auf der papierseitigen Schicht bereitgestellt sind, eine flache Seite zur Papierseite gerichtet aufweisen.
  14. Industriestoff nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige der binodalen Garne, die auf der verschleißseitigen Schicht bereitgestellt sind, eine flache Seite zur Verschleißseite gerichtet aufweisen.
  15. Industriestoff nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die binodalen Garne, die auf der papierseitigen Schicht bereitgestellt sind, das selbe Längenverhältnis aufweisen wie die binodalen Garne, die auf der verschleißseitigen Schicht bereitgestellt sind.
  16. Industriestoff nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige der binodalen Garne, die auf der papierseitigen Schicht bereitgestellt sind, eine kleinere Gesamtquerschnittsfläche aufweisen als die binodalen Garne, die auf der verschleißseitigen Schicht bereitgestellt sind.
  17. Industriestoff nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoff ein Formstoff oder ein Trocknungsstoff oder ein Basistuch eines Pressfilzes oder ein Glättband oder ein Übertragungsband ist.
  18. Verfahren zur Herstellung eines Industriestoffes umfassend den Schritt des Extrudierens eines Einfachfilamentgarns durch eine Düse, um ein Monofilamentgarn mit einem binodalen Querschnitt herzustellen.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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