DE3419708C2

DE3419708C2 - Verfahren zur Herstellung eines Naßpreßfilztuches für Papiermaschinen und damit hergestelltes Naßpreßfilztuch

Info

Publication number: DE3419708C2
Application number: DE3419708A
Authority: DE
Inventors: Richard J Hartigan
Original assignee: Albany International Corp
Current assignee: Albany International Corp
Priority date: 1983-05-31
Filing date: 1984-05-25
Publication date: 1993-10-28
Anticipated expiration: 2004-05-26
Also published as: FI842036A0; FR2550238A1; NO162977B; NO162977C; SE8402675D0; FI81630C; JPS59223394A; MX157378A; SE464359B; FI81630B; ZA841072B; BR8400923A; CA1226753A; AU2329584A; AU548654B2; GB2140836B; NO842185L; ES532917A0; IT1199130B; GB8413289D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Naßpreßfilztuches entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Naßpreßfilztuch.

Die übliche Papiermaschine kann als äußerst ausgeklügeltes Mittel zur Entfernung von Wasser von einer Dispersion aus Papier-Mahlgut angesehen werden. Die Papiermaschine weist drei Hauptabschnitte auf, beginnend mit der Formpartie, in welcher das Mahlgut auf ein laufendes Formsieb aufgebracht und zum Teil entwässert wird. Die sich bildende Papierbahn wird in die Naßpreßpartie zwecks Entwässerung und dann in die Trockenpartie zur Endtrocknung bzw. zum Entfernen von restlichem Wasser durch Verdampfen geführt.

Ein wichtiger Abschnitt in dem Verfahren zur Herstellung von Papier ist der Wirkungsgrad der Entwässerung in der Naßpartie. Je höher der Wirkungsgrad der Wasserentfernung in dieser Partie ist, um so geringer ist der Energiebedarf in der Trockenpartie.

In der Naßpartie der Papiermaschine wird die gebildete Papierbahn von einem oder mehreren endlosen Preßfilzen durch eine oder mehrere Pressen geführt, welche das Wasser aus der Papierbahn heraus und in oder durch den Preßfilz drücken. In der Vergangenheit waren die Preßfilze, die zum Hindurchführen der Papierbahn durch die Presse oder Pressen verwendet wurden, absorbierende gewebte und genadelte Textilerzeugnisse, die verhältnismäßig nachgiebig und zusammendrückbar sind. Eine Vielzahl von unterschiedlichen natürlichen und synthetischen Fasern, Garnen, gewebten und nicht gewebten Textilerzeugnissen wurden kombiniert zu einer Vielzahl unterschiedlicher Naßpreßfilze.

Das Ziel ist es, eine Kombination von Filz-Komponenten zu finden, die ein größtmögliches Wasservolumen aus der Papierbahn aufnimmt, wenn die Bahn und der Filz zusammen aus der Klemmstelle der Presse austreten (um ein Wiederbenetzen der Papierbahn so gering wie möglich zu halten) und dann das Wasser abgibt, bevor der Filz wieder in die Presse einläuft. All dies muß durch den Filzwerkstoff erreicht werden neben anderen Erfordernissen, nämlich struktureller Integrität, guten Laufeigenschaften, angemessenem Gewicht, Widerstand gegen Verstopfen mit Papierabrieb, Widerstand gegen Verdichten u. dgl. Wie dem Fachmann bekannt ist, sind die meisten der Textilerzeugnisse, die für Naßpreßfilze verwendet werden, Kompromisse, welche einige Erfordernisse besser als andere erfüllen.

Man ist derzeit der Ansicht, daß das Entfernen von Wasser gesteigert werden kann, wenn der Naßpreßfilz dichter, härter und widerstandsfähiger gegen Verdichtung ist. Wenn jedoch der Filz eine größere Dichte und einen größeren Widerstand gegen Verdichtung hat als derzeit bei Naßpreßfilzen vorgesehen ist, hat es den Anschein, daß das Erzeugnis ein geringeres Porenvolumen und eine geringere Luftdurchlässigkeit aufweist. Demzufolge wäre ein weiterer Kompromiß nötig, wenn dieser Weg zur Verbesserung der Entwässerung beschritten wird.

Frühere Versuche zur Erzielung einer größeren Dichte bei Naßpreßfilzen bestanden u. a. darin, daß diese in Papiermaschinen eingebaut und während einer Einlaufperiode verdichtet wurden. Der Vorgang des Einlaufens eines Papiermaschinenfilzes in einer Papiermaschine ist schon seit langem erkannt. Die sogenannte Einlaufperiode wird normalerweise als der Zeitabschnitt definiert, der unmittelbar nach dem Einbau eines neuen Naßpreßfilzes in die Papiermaschine beginnt und mehrere Stunden bis zu einer Woche dauern kann und normalerweise eines oder mehrere der folgenden Ergebnisse hat:

1. geringerer Feststoffgehalt in dem Papier nach der Klemmstelle der Presse,
2. schwierigeres Trocknen,
3. Arbeitsprobleme wie Blasenbildung, Rupfen und Abfallen der Papierbahn vom Filz und
4. die Unfähigkeit, mit Höchstgeschwindigkeit zu laufen.

Obgleich Filzverdichtung an sich vorteilhaft ist, ist eine Filzverdichtung während des Einlaufens in der Papiermaschine teuer, ärgerlich und für den Papierhersteller wenig wünschenswert. Die Einlaufzeit in der Papiermaschine verlangsamt die Produktion und verursacht zahlreiche Qualitäts- und Bahn-Handhabungsprobleme. Ein neuer Filz ist anfälliger gegen Verstopfung und nachfolgende vorzeitige Undurchlässigkeit während seiner anfänglichen schnelleren Verdichtung, d. h. während der Einlaufperiode. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die großen Poren in einem voluminösen neuen Filz sich schnell mit Papierstoff, Abrieb, Füllstoffen usw. verstopfen, während sie durch das Verdichten kleiner gemacht werden.

Eine Vorverfestigung war auch schon immer ein Teil der Filzherstellung, als alle Wollfilze durch eine Schlag- oder Hammerwalke geführt wurden, um sie dichter zu machen. Dann wurde festgestellt, daß alle synthetischen Nadelfilze durch Strangwaschen und mit Quetschrollen weiter verfestigt werden können, oder indem genug Wärme und Druck angewandt wird, um den Filz in der Klemmstelle eines Trockners permanent zu deformieren und zu härten.

In allen diesen Fällen werden stets nur die Filze derart behandelt, daß eine engere Packung der Fasern und Garne erreicht wird, um einen dichteren und härteren Filz zu erhalten.

Neben der Vorverfestigung wurden auch noch andere Verfahren angewandt, um den Widerstand des Filzes gegen Verdichtung in der Papiermaschine zu erhöhen, beispielsweise dichte und mehrlagige Grundgewebe, niedrige Verhältnisse von angenadeltem zum Grundmaterial sowie chemische Behandlungen. Alle diese Verfahren haben in gewisser Hinsicht geholfen, das Problem zu lösen.

Vorverfestigungsverfahren, die gegenwärtig von Filzherstellern angewandt werden, sind zwar in gewisser Hinsicht brauchbar, um schnell die volle Wirksamkeit nach dem Einbau in die Papiermaschine zu erreichen, jedoch ist der Verfestigungsgrad beschränkt. Dies ist hauptsächlich der Tatsache zuzuschreiben, daß während des Verfestigens die Dichte des Filzes und seine Härte ansteigen und somit das Porenvolumen und die Durchlässigkeit verringert werden. Der Filz wird sozusagen mit sich selbst gefüllt. Wenn dies zu weit getrieben wird, kann der Filz nicht länger als poröse kapillare Struktur funktionieren und er verliert seine Wasserführungseigenschaften. Er würde so hart und steif, so daß er vermutlich nicht in die Papiermaschine eingebaut werden könnte.

Bei dem gegenwärtigen Trend in Richtung auf höhere Druckbelastungen und höhere Geschwindigkeiten in Papiermaschinen ist die Entwicklung eines gegen Verdichtung widerstandsfähigen Preßfilzes immer wichtiger geworden.

Der DE-OS 20 41 609 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zu entnehmen, bei dem das lösliche Material die Querfäden des Grundgewebes sind. Durch das Herauslösen dieser Querfäden wird die Maßhaltigkeit des Filzes in Querrichtung erheblich verschlechtert, da das aufgenadelte Faservlies nicht in der Lage ist, auch nur annähernd die Maßhaltigkeit zu erzeugen, die durch die Querfäden erreicht wird. Dies hat seinen Grund darin, daß die Nadelung an den Querfäden nach Herauslösen derselben zwangsläufig lose ist, so daß sich das Vlies in Querrichtung dehnen kann. Da das Vlies im Betrieb zusammengedrückt wird und dabei einen Großteil seiner Porosität verliert, kann durch das Herauslösen der Querfäden keine nennenswerte Steigerung der Porosität erreicht werden.

Aus der DE-OS 24 37 303 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Filztuches für Papiermaschinen bekannt, bei dem ein mehrlagiges Gewebe hergestellt wird, dessen einzelne Lagen miteinander durch auflösbare Gewebeteile, insbesondere einzelne Schuß- oder Kettfäden, verbunden sind, welche vor oder nach dem Aufnadeln eines oder mehrerer Faservliese aus dem Gewebe herausgelöst werden, um die einzelnen Gewebelagen voneinander zu trennen. Dadurch können sich die Lagen im Betrieb relativ zueinander verschieben, was zu einer Auflockerung des Faservlieses führt, welche das Entfernen von anhaftendem Schmutz erleichtern soll. Das Herauslösen von Bindefäden bewirkt wie bei dem vorher diskutierten Stand der Technik keine Erhöhung der Porosität, sondern beeinträchtigt wiederum die Maßhaltigkeit des Filztuches.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit dem ein Naßpreßfilztuch hergestellt werden kann, das ohne Beeinträchtigung der Maßhaltigkeit des Filztuches eine hohe Porosität aufweist, die auch im Betrieb unter den dort auftretenden Drücken weitgehend erhalten bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Dadurch, daß das lösliche Material Bestandteil des angenadelten Faservlieses ist, wird die Maßhaltigkeit des Filztuches, die von den Längs- und Quergarnen des Grundgewebes bestimmt ist, durch das Herauslösen nicht beeinträchtigt. Durch das Verdichten des Filztuches vor dem Entfernen des löslichen Materials wird das Vlies bereits bei der Herstellung so stark komprimiert, daß es im Betrieb praktisch nicht mehr zusammengedrückt wird. Daher bleiben die durch das Entfernen des löslichen Materials des Vlieses erzeugten Hohlräume im Betrieb weitgehend erhalten.

Vorzugsweise besteht das verwendete Faservlies aus nichtverwebten Stapelfasern mit einem Anteil an durch das Lösungsmittel entfernbaren Fasern und einem Anteil an lösungsmittelresistenten Fasern.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Naßpreßfilztuch hergestellt werden, das die im Kennzeichen des Anspruchs 3 angegebenen physikalischen Eigenschaften hat, die sich als besonders vorteilhaft erwiesen haben.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die danach hergestellten Erzeugnisse überwinden die Probleme des Standes der Technik und gestatten die Herstellung und die Verwendung von Naßpreßfilzen, die eine größere Dichte und einen höheren Grad an Unzusammendrückbarkeit aufweisen ohne nennenswerte Verringerung der Porosität und der Durchlässigkeit. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können die Härte (= Kompressionsmodul) und die Elastizität des Filzes bleibend verändert werden, ohne Verringerung des Porenvolumens und der Luftdurchlässigkeit. Die erfindungsgemäßen Filze verbessern die Entwässerungswirksamkeit der Papiermaschine.

Zusätzlich haben Naßpreßfilze, die aus den verdichteten Verfahrenserzeugnissen hergestellt werden, die folgenden verbesserten Eigenschaften:

1. Widerstand gegen Verdichtung infolge erhöhter Dichte und Härte,
2. weich und daher leicht in die Papiermaschine einzubauen,
3. erhöhte Durchlässigkeit und vergrößertes Porenvolumen, wenn unter Druck,
4. verbesserte bilaterale Stabilität,
5. verbesserte Oberflächenglätte und Druckverteilung auf die Papierbahn in der Presse,
6. verbesserte Vakuum-Entwässerung des Filzes,
7. sauberer laufender Filz aufgrund der Beseitigung von großen Poren,
8. verbesserte Porengröße-Verteilung,
9. längere Lebensdauer und größere Wirksamkeit.

Wenn die erfindungsgemäßen Filze in eine Papiermaschine eingebaut sind, ergeben sich

1. schnelleres Einlaufen in der Papiermaschine,
2. gesteigerte Trockenheit der aus der Presse austretenden Papierbahn,
3. gesteigerte Produktionsgeschwindigkeit und/oder verringerte Energiekosten und
4. verbessertes Oberflächenfinish, weniger Markierungen.

Das erfindungsgemäße Erzeugnis ist auch brauchbar bei der Herstellung von Riffelbändern, Druckfilter und dgl. sowie Batterieplatten-Transportbänder oder Filterschläuche.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm, aus dem die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung eines Naßpreßfilztuches hervorgehen,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines endlosen Naßpreßfilzes,

Fig. 3 einen Teil-Längsschnitt des zur Herstellung des Trockenfilzes von Fig. 2 verwendeten Filztuches in größerem Maßstab,

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht der Oberflächen-Fasern des Filztuches von Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt entsprechend Fig. 3 nach Verdichtung des Filztuches unter Hitze und Druck, aber vor dem Entfernen der löslichen Komponente und

Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht der Oberflächenfasern des Filztuches von Fig. 5.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, aus dem die Hauptverfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens hervorgehen. Im ersten Schritt wird eine nichtgewebte Bahn aus Textilfasern durch Mischen von ersten Textil-Stapelfasern aus natürlichen oder synthetischen Polymerharzen, wie Stapelfasern aus Polyamid, Polyolephin oder dgl. mit einer durch ein Lösungsmittel entfernbaren Komponente hergestellt. Durch Lösungsmittel entfernbare Komponenten (im folgenden als lösliche Komponenten bezeichnet) sind entweder synthetische oder natürliche zweite Fasern, die mit bestimmten Lösungsmitteln aufgelöst werden können, gegen welche die ersten Fasern lösungsresistent sind. Repräsentativ für solche lösliche zweite Fasern sind Fasern aus Wolle, Äthylzellulose, Polystyrol, Polykarbonat und Polystyrolmethylacrylat, die ohne weiteres in Trockenreinigungs- Lösungsmitteln oder wäßrigen sauren oder basischen Medien gelöst werden können (siehe US-PS 33 11 928). Fasern aus Polyvinylalkohol, die gleichfalls verwendbar sind, lösen sich in Wasser, ebenfalls auch Fasern aus Polyäthylenoxid. Fasern aus bestimmten Polyäthylenen sind ebenfalls verwendbar und durch Lösen in heißem Wasser entfernbar (siehe US-PS 27 14 758). Wolle hat sich besonders vorteilhaft als die zweite Faser gezeigt, da sie billig ist und mit einer 5%igen NaOH- Lauge bei 60 bis 80°C entfernt werden kann, ohne daß die erste Faser beschädigt wird, wenn diese aus Polyamid besteht.

Obgleich die Verwendung von löslichen Fasern bevorzugt ist, können auch andere Stoffe als lösliche Komponenten verwendet werden. Repräsentativ für solche weniger bevorzugte Stoffe sind Körner oder Partikel aus löslichen, inerten chemischen Verbindungen, die homogen in der aus den ersten Fasern bestehenden Bahn verteilt sein können. Der Ausdruck "inert" soll bedeuten, daß die chemische Verbindung mit den Fasern oder Geweben chemisch nicht reagiert. Repräsentativ für solche inerte lösliche chemische Verbindungen sind lösliche anorganische Salze oder deren Hydrate oder Oxide. Ein derartiges Salz kann ein Salz eines Alkalimetalls und vorzugsweise eines der nicht giftigen Alkalierdmetalle in Spalte 1A und 2A des periodischen Systems sein. Zusätzlich können die Salze verschiedener anderer Metalle verwendet werden, wie Fe, Ni, Zn, Sn, Ag und dgl. Das Anion des Salzes kann allgemein irgendeine negativ geladene Einheit sein, wie die verschiedenen Karbonate, Bikarbonate, Nitrate oder Nitride, Sulfate, Sulfite oder Sulfide, Phosphate, Phosphite oder Phosphide einschließlich ihrer Ortho-, Pyro- und Hypo-Variationen und dgl. Im allgemeinen werden die Sulfate, Sulfite und Sulfide bevorzugt. Darüber hinaus kann das Anion ein Oxid des Metalls sein. Spezifische Beispiele umfassen Magnesiumkarbonat, Magnesiumsulfid, Magnesiumphosphid, Magnesiumoxid, Kalziumkarbonat, Kalziumbikarbonat, Kalziumnitrid, Kalziumoxid, Kalziumphosphat, Kalziumphosphit, Kalziumsulfid, Kalziumsulfit, Eisenkarbonat, Eisensulfat, Eisensulfid, Eisensulfit, Nickelkarbonat, Nickelsulfid, Zinkkarbonat, Zinkoxid, Zinksulfid, Zinksulfit, Zinnsulfid, Zinnoxid, Silber-Karbonat, Silberoxid, Silbersulfid Silbersulfit, Natriumbiskarbonat, Lithiumphosphat und Berylliumoxid. Zusätzlich kann auch Siliziumdioxid verwendet werden. Magnesiumkarbonat, Ammoniumkarbonat und Bariumkarbonat, insbesondere jedoch Kalziumkarbonat werden bevorzugt.

Die anorganischen Salze können dem Filz auf zwei Wegen zugeführt werden:

1. trocken durch Einschütteln oder -rütteln von fein pulverisiertem Salz in die Poren des Filzes oder
2. naß, indem der Filz mit einer heißen übersättigten Salzlösung getränkt wird, dann eine Abkühlung erfolgt, um das Salz innerhalb der Poren des Filzes zu rekristallisieren, und schließlich der Filz in einem Ofen getrocknet wird.

Die löslichen Komponenten, ob als chemische Verbindung in körniger oder Partikelform oder in Form einer Textilfaser, werden vorzugsweise mit den ersten, lösungsmittel-resistenten Textilfasern gemischt und homogen in diesen verteilt. Der Anteil der löslichen Komponenten, die in den lösungsmittelresistenten Fasern verteilt sind, hängt von dem Volumen der löslichen Komponenten und dem gewünschten Poren- oder Hohlraumvolumen in dem Erzeugnis ab. Die optimalen Verhältnisse werden durch Versuche festgestellt. Im allgemeinen jedoch liegt der Anteil der löslichen Komponente bei etwa 10 bis 100 Gew.-Teilen für jeweils 100 Gew.-Teilen der lösungsmittelresistenten ersten Fasern.

Nach dem Zusammenbringen der faserförmigen und der löslichen Komponenen zu einer Faserbahn kann diese Bahn an ein Substrat angenadelt werden. Die dabei angewandte Nadeltechnik ist allgemein bekannt und wird daher nicht näher beschrieben. Das Nadeln verdichtet auch zu einem gewissen Grad das Erzeugnis.

Nach dem Zusammenbringen der Textilkomponente und der löslichen Komponente in die Form eines Naßpreßfilztuches wird dieses unter Druck und Hitze verdichtet, um ein Erzeugnis von größerer Dichte zu erhalten. Das Verdichten kann derart durchgeführt werden, daß das Textilerzeugnis durch die Klemmstelle von einander gegenüberliegenden Kalanderrollen geführt wird, deren Öffnungsbreite geringer ist als die Dicke des genadelten Fabrikats. Der Grad der Verdichtung kann in gewissen Grenzen frei gewählt werden. Normalerweise erfolgt die Verdichtung derart, daß ein Naßpreßfilztuch erhalten wird, welches eine Dichte zwischen etwa 35% und etwa 70% der ersten Faser hat. Die Temperatur, die bei der Verdichtung angewandt wird, kann in weiten Grenzen variiert werden. Im allgemeinen ist eine Temperatur zwischen 94 und 200°C, vorzugsweise ca. 190°C, vorteilhaft. Die angewandten Drücke können ebenfalls in einem weiten Bereich liegen, vorzugsweise jedoch zwischen 3,4 und 103 bar. Die Verwendung von höheren Drücken und/oder Temperaturen als den vorher genannten ergibt nur eine geringfügige Erhöhung der Dichte und der Härte mit einer entsprechenden Verringerung des Hohlraumvolumenanteils und der Durchlässigkeit, nachdem die lösliche Komponente entfernt ist.

In einer bevorzugten Ausführung erfolgt die Verdichtung des Filzstoffes nicht nur unter Hitze und Druck, sondern auch in mit Wasser angefeuchtetem Zustand, vorausgesetzt, daß die zweite Komponente nicht durch Wasser herausgelöst wird. Es stellte sich heraus, daß Naßpressen wirkungsvoller ist als Trockenpressen in bezug auf die permanenten Verdichtungseigenschaften des Filzes, d. h. höhere Dichte und Härte nach dem Entfernen der löslichen Komponente.

In einem letzten Verfahrensschritt wird die lösliche Komponente aufgelöst oder aus dem verdichteten Erzeugnis herausgeschwemmt, wodurch Hohlräume in dem Filztuch verbleiben. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das verdichtete Filztuch in dem geeigneten Lösungsmittel unter geeigneten Bedingungen gewaschen wird. Das Naßpreßfilztuch kann dann getrocknet und zu einem Band geformt werden zwecks Einsatz in einer Papiermaschine.

Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung eines endlosen Naßpreßfilzes 10 aus einem Naßpreßfilztuch 12, dessen Enden durch einen Saum 14 miteinander verbunden sind. Das Grundgewebe kann jedoch auch endlos gewebt sein.

Fig. 3 ist ein Längsschnitt eines Abschnittes eines Naßpreßfilztuches 12 und zeigt dessen mehrlagigen Aufbau aus Lagen 16 und 18. Die Lage 16 enthält ein Grundgewebe, das durch Verweben einer Mehrzahl von Längsgarnen 24 mit einer Mehrzahl von Quergarnen 26 erzeugt wurde. Dargestellt ist einfaches Gewebe, jedoch kann jedes konventionelle Bindungsbild, einlagig oder mehrlagig, verwendet werden, obgleich ein relativ offenes Gewebe bevorzugt ist. Die Garne 24, 26 können übliche Gewebegarne sein, wie gesponnene Garne, Multifil- oder Monofilgarne aus natürlichen, synthetischen oder gemischten natürlichen und synthetischen Textilgarnen. Bevorzugt sind gesponnene oder Multifil-Garne aus synthetischen Textilfasern wie Fasern aus Polyamiden, Polyester, Polyurethanen, Polyaramiden u. dgl. Es können auch Monofilfäden aus den gleichen synthetischen Polymerharzen vorteilhaft verwendet werden. Die Garne 24 und 26 haben vorzugsweise ein Denier zwischen etwa 2 und etwa 2100 pro Faden.

Die Lage 18 ist eine Bahn aus nichtgewebten Stapelfasern 20 wie den vorher erwähnten ersten Stapelfasern. Die Lagen 16 und 18 sind durch Nadelung miteinander verbunden, so daß die Stapelfasern 20 sich in beiden Lagen 16 und 18 befinden. Enden 21 der Fasern 20 erstrecken sich durch das die Lage 16 bildende Gewebe hindurch. Hohlräume 22 befinden sich zwischen den Fasern 20 und sind durch diese voneinander getrennt.

Das Filztuch 12 ist insbesondere brauchbar zur Herstellung von Naßpreßfilzen zur Verwendung in der Pressenpartie einer Papiermaschine.

Fig. 4 ist eine vergrößerte Draufsicht der Lage 18 des Filztuches von Fig. 3 und zeigt die zwischen den Fasern 20 befindlichen Hohlräume 22, die zwecks Durchlässigkeit in offener Verbindung miteinander sind.

Wie vorher beschrieben, wird das Filztuch 12 dadurch hergestellt, daß die Gewebekomponenten mit löslichen Komponenten wie wasserlöslichen Fasern zusammengefügt und dann die löslichen Komponenten entfernt werden.

Fig. 5 ist ein Schnitt entsprechend Fig. 3, jedoch nach dem Verdichten des Filztuches 12 unter Hitze und Druck, aber vor dem Entfernen der löslichen Fasern 28. Die Fasern 28 können beispielsweise wasserlösliche Fasern aus Polyvinylalkohol sein. Die Fasern 28 werden homogen mit den lösungsmittelresistenten Fasern 20 gemischt und nehmen die Stellen der späteren Hohlräume 22 ein. Wie in Fig. 6 gezeigt, die eine stark vergrößerte Draufsicht der Lage 18 in Fig. 5 darstellt, können die Fasern 28 miteinander verschmelzen und haben nach der Verdichtung unter Hitze und Druck keine eigene Identität mehr. Nach dem Auflösen der Fasern 28 oder ihrer Reste bilden die von den Fasern 28 oder ihren Überresten eingenommenen Räume die in Fig. 3 gezeigten Hohlräume 22.

Zwei Ausführungsbeispiele des erfindunsgsgemäßen Verfahrens werden im folgenden gegeben. Wo angegeben, wurden die Testergebnisse nach den folgenden Testverfahren erhalten:

1. Trockengewicht: in Gramm pro m²,
2. Größe: Fläche in m²,
3. Dicke in cm bei einem Druck von 0,132 bar,
4. Standardluftdurchlässigkeit: 3.05 l/min pro dm² bei einer Druckdifferenz von 1.27 mbar,
5. Filzdichte, g Fasern pro dm³ Filz,
6. Z-Strömungswiderstand (Z-Strömungswiderstand bzw. Z-Durchlässigkeit in Richtung senkrecht zur Oberfläche oder Ebene des Tuches) bei einer Belastung von 115 N/cm².
Obgleich die Druckdifferenz über den gesamten Strömungsbereich (300 bis 11 390 ccm/min) gemessen und aufgezeichnet wurde, wurde die Druckdifferenz nur bei einer Strömung von 1340 ccm/min tabelliert.
7. Kompressionstest: Dicke in cm in Abhängigkeit vom Druck von 0 bis 48 bar. Kompressionshysteresis nur ein Zyklus von 0 bis 48 bar. Der Modul wurde nach der folgenden Formel berechnet: Kompressionsmodul zwischen 3.45 und 34.5 bar =
8. Der "K"-Faktor wurde nach folgender Formel berechnet: Der K-Faktor verknüpft den Kompressionsmodul eines Filzes mit seiner Z-Durchlässigkeit (Z-Strömungswiderstand bzw. Z-Durchlässigkeit in Richtung senkrecht zur Oberfläche oder Ebene des Tuches) im zusammengedrückten Zustand und steht in Beziehung zu der Filzdichte und dem Hohlraumvolumen in % bei einem bestimmten Druck. Ideal sollte der K-Faktor bei dem tatsächlichen Arbeitsdruck für eine bestimmte Druckstelle in der Maschine gemessen werden, wobei der Kompressionsmodul C_R und der Z-Strömungswiderstand (ZF_R) bei dem gleichen Druck gemessen werden.

Beispiel 1

Ein einlagiges Träger- oder Grundgewebe wird aus Monofil- Polyamid-Quergarnen von 0,4 mm Durchmesser und einem 6fach-Polyamid-Längsgarn aus 0,2 mm Einzel-Polymidfäden mit einem Bindungsbild von gebrochenem Köper endlos gewebt. Das Trägergewebe wird thermofixiert und in einen Nadel-Webstuhl eingesetzt. An beide Seiten dieses Trägergewebes werden mittels üblicher Nadelungsverfahren nicht verwebte Lagen angenadelt, die aus 25 Gewichtsteilen Raufwollfasern und 75 Gewichtsteilen 7,62 cm Stapelfasern aus Polyamid 6,6 mit einem Gewicht von 4,44 tex bestehen. Das sich ergebende Fabrikat wird unter Anwendung von Hitze und Druck verdichtet, indem es durch Kalanderrollen geführt wird, bis es eine Dichte von etwa 0,72 kg/dm³ hat. Das verdichtete Erzeugnis wird dann in einer 5%igen NaOH-Lauge bei 82°C so lange gewaschen, bis die Wollfasern herausgelöst sind. Das sich ergebende Filztuch wird in Wasser gespült und dann in der normalen Weise weiter bearbeitet, nämlich getrocknet und auf die Endabmessungen gebracht, um in einer bestimmten Stelle in der Preßpartie der Papiermaschine eingesetzt werden zu können. Das Filztuch hat ein Gewicht von 17,5 g/cm², eine Dichte von 0,6 kg/dm³, eine Dicke von 2 mm, eine Luftdurchlässigkeit von 28,6 und einen Kompressionsmodul von 4500 N/cm² (6500 psi). Der so hergestellte Filz hat eine Anzahl von Vorteilen gegenüber bekannten Naßpreßfilzen. Er kann beispielsweise ohne Einlaufzeit in einer Papiermaschine eingesetzt werden. Ein zusätzlicher Vorteil, der insbesondere von Papierherstellern geschätzt wird, besteht darin, daß diese Filze geschmeidig sind. Sie sind nicht steif wie Sperrholz, sondern biegsam wie Leder und können beim Einbau leicht gehandhabt werden. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, daß diese Filze keine Blasenbildung bewirken, da die Volumenänderung von außerhalb der Klemmstelle zu einer Stelle innerhalb der Klemmstelle erheblich reduziert ist, so daß weniger Luft aus dem Filz "gepumpt" wird, wenn dieser in die Klemmstelle einläuft.

Beispiel 2

(A) Ein einlagiges Träger- oder Grundgewebe eines Filztuches wird aus Monofil-Polyamid-Querfäden von 0,4 mm Durchmesser und 6fach-Längsgarn aus Polyamid-Fäden von 0,2 mm Durchmesser mit gebrochenem Köper- Bindungsbild endlos gewebt. Das Trägergewebe wird thermofixiert und in einen Nadelstuhl eingeführt. Auf jede Seite dieses Trägergewebes werden nichtverwebte Lagen, die aus 25 Gew.-% Raufwollfasern und 75 Gew.-% Drei-Zoll-Stapelfasern aus Polyamid 6,6 von 25 Den bestehen mit üblichen Verfahren angenadelt. Ein repräsentatives Muster des sich ergebenden Erzeugnisses wurde auf seine physikalischen Eigenschaften untersucht. Die durchgeführten Versuche und die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle unter der Überschrift "Kontrolle" angegeben.

(B) Ein Abschnitt des vorstehend beschriebenen Tuches wurde bei einer Temperatur von 190°C und einem Druck von 13,6 bar im trockenen Zustand verdichtet. Das verdichtete Tuch wurde dann in einer 5%igen Lösung von NaOH bei einer Temperatur von 82°C gewaschen, um die Wollfasern zu entfernen. Repräsentative Muster dieses verdichteten und gewaschenen Tuches wurden ebenfalls untersucht, um ihre physikalischen Eigenschaften festzustellen. Die dabei gemachten Feststellungen sind in der unten stehenden Tabelle unter der Überschrift "Trocken gepreßt" aufgeführt.

Ein anderer Abschnitt des unter (A) definierten Tuches wurde wie in (B) beschrieben behandelt, nur daß das Tuch während des Verdichtens mit Wasser benetzt wurde. Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle unter der Überschrift "Naß gepreßt" angegeben.

Die Reckproben zeigen, daß die gepreßten und mit NaOH gewaschenen Muster sich in beiden Richtungen etwas weniger strecken als die Kontrollmuster. Die bilaterale Stabilität war auch in beiden Richtungen gleichmäßiger als bei den meisten bekannten Naßpreßfilzen. Die gepreßten und mit NaOH gewaschenen Filztuchmuster fühlen sich überraschend geschmeidig an, haben jedoch gleichzeitig eine hohe Dichte. Die Oberflächenglätte der Muster wird durch Pressen erhöht und bleibt nach dem Entfernen der Wolle bestehen.

Die Muster wurden im Hinblick auf äquivalente Porengröße- Verteilung und durchschnittliche äquivalente Porengröße in einem automatisierten Quecksilber-Eindring- Porosimeter getestet. Die Ergebnisse zeigen, daß die Verdichtung und das Entfernen der Wolle die größeren Poren verringert, so daß die Spitzendichte von Poren kleiner als der Durchschnitt ist. Das nicht verdichtete Kontroll-Muster zeigt eine Spitzendichte von Porengrößen, die größer als der Durchschnitt ist.

Wenn das Tuch von Beispiel 2 zu einem Endlosband zur Verwendung in einer Papiermaschine gemacht wird, zeigen die Filze, die stark verdichtet sind und gesteuerte Hohlraumvolumina aufweisen, eine hohe Dichte, einen größeren Verdichtungswiderstand und einen geringeren Strömungswiderstand unter Druck als übliche Filze und als die Kontrollmuster. Sie sind stabil, aber geschmeidig und haben eine glatte Oberfläche.

Der Fachmann kann viele Variationen der vorher beschriebenen bevorzugten Beispiele vornehmen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können die Filze thermofixiert oder mit Chemikalien oder anderweitig behandelt werden, wie dies üblicherweise durchgeführt wird, um bestimmte Eigenschaften zu erhalten.

Die Erfindung ist auch nicht auf den beschriebenen einzigen Typ eines Naßpreßfilztuches beschränkt, sondern ist auch auf andere Textilfilztücher anwendbar, beispielsweise diejenigen, die in den US-PS 3 613 258 und 4 187 618 beschrieben sind.

Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse sind einzigartig und unterscheiden sich beträchtlich von den Naßpreßfilztüchern gemäß dem Stand der Technik. Im allgemeinen sind die Naßpreßfilztücher gemäß der Erfindung von den bekannten Tüchern durch folgende Eigenschaften unterscheidbar.

1. Der Kompressionsmodul (Härte) ist höher als bei den bekannten Filzen. Wenn Polyamid als erstes Garn verwendet und wenn naß gemessen wird, so ergibt sich bei Drücken zwischen 3,5 und 35 bar ein Modulbereich zwischen 2100 und 4200 N/cm² und bei Drücken zwischen 7 bar und 70 bar ein Modul zwischen 3500 und 6300 N/cm².
2. Die Dichte ist höher als bei den bekannten Filzen. Die Dichte des fertigen erfindungsgemäßen Filzes beträgt etwa 35% bis 70% der Dichte des ersten Garnes, d. h. wenn Polyamid als erstes Garn verwendet wird, liegt die Dichte zwischen 0,4 und 0,8 kg/dm³.
3. Die bleibende Verdichtung nach dem ersten Zyklus ist geringer als bei den bekannten Filzen. Dies bewirkt den Widerstand gegen Verdichtung und die Aufrechterhaltung großer Hohlraumvolumina und einer großen Durchlässigkeit bei den Drücken, die in den Klemmstellen auftreten. Mit Polyamid als erstem Garn und naß gemessen bei Drücken zwischen 7 und 70 bar liegt bei dem erfindungsgemäßen Tuch diese bleibende Verdichtung bei 10 bis 20%.
4. Der Z-Strömungswiderstand unter mechanischer Belastung ist geringer als bei bekannten Filzen. Bei einer mechanischen Belastung von 700 N/cm² und bei einer Temperatur von 21°C sowie mit einer Wasserströmungsmenge von 1340 cm³ pro Minute liegt der Druckabfall ΔP durch das Tuch zwischen 12 und 36 mbar. Bei niedrigeren mechanischen Lasten wird der Wert des ΔP-Bereiches geringer.
5. Hohlraumvolumen in % (wichtig, insbesondere unter mechanischer Belastung, wobei es größer ist als bei den bekannten Filzen). Unbelastet liegt das Volumen im Bereich zwischen 40 und 70%. Die Verringerung dieses Volumens unter Druck ist geringer als bei den bekannten Filzen.
6. Die Dicke (für sich selbst nicht wichtig, kann unabhängig gesteuert und verändert werden) könnte in dem gleichen Bereich liegen wie bei den bekannten Filzen. Man ist jedoch in der Lage, diesen Bereich aufgrund der angewandten Methode und anderer verbesserter Eigenschaften in beiden Richtungen etwas zu erweitern. Ein Bereich zwischen 1,3 und 13 mm bei einer Belastung von etwa 90 N/m² ist praktikabel. Eine Verringerung der Dicke von 40 bis 65% nach dem Verdichten des Nadelfilztuches ist erforderlich, um die gewünschten Werte des Kompressionsmoduls und der Dichte in dem fertigen Filz zu erreichen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Naßpreßfilztuches für Papiermaschinen, bei dem an ein Grundgewebe ein- oder beidseitig mindestens eine Lage eines Faservlieses aufgenadelt wird und nach dem Nadelungsvorgang in dem genadelten Produkt enthaltenes lösliches Material durch ein Lösungsmittel entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Faservlies, bestehend aus durch das Lösungsmittel lösbarem faser- oder partikelförmigem Material und lösungsmittelresistenten Fasern auf das Grundgewebe genadelt, dann das genadelte Produkt verdichtet und anschließend das lösliche Material entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Faservlies aus nicht verwebten Stapelfasern aufgenadelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelfasern einen Anteil an durch das Lösungsmittel entfernbaren Fasern und einem Anteil an lösungsmittelresistenten Fasern aufweisen.

3. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 hergestelltes Naßpreßfilztuch mit einer ersten Lage aus miteinander verwebten Längs- und Quergarnen und mindestens einer zweiten Lage aus nicht verwebten Stapelfasern, wobei die Lagen durch Nadelung miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch folgende physikalischen Eigenschaften:

a) einer Dichte von 0,4 bis 0,8 kg/dm²,
b) einen Kompressionsmodul von 2100 bis 4200 N/cm², naß gemessen unter einer Belastung von 35 bis 350 N/cm², und einen Kompressionsmodul von 3500 bis 6300 N/cm², naß gemessen unter einer Belastung von 70 bis 700 N/cm²,
c) einen Z-Strömungswiderstand zwischen 5 und 38 mbar, gemessen unter einer mechanischen Belastung von 700 N/cm² bei 21°C und einer Wasserdurchflußmenge von 1340 cm³/min, und
d) ein Hohlraumvolumen von 35 bis 70% im unbelasteten Zustand.