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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft gewebte Formungsstoffe zur Verwendung
in Papierherstellungsmaschinen. Die Formungsstoffe dieser Erfindung
bestehen im Wesentlichen aus mindestens zwei Lagen oder Sätzen von
Schussfäden,
einem in der Papierseitenlage des Stoffs und einem anderen in der
Maschinenseitenlage des Stoffs, die durch einen Satz von Kettfäden zusammengehalten
werden, die Kettfäden
in Sätzen von
drei oder Tripletts sind. Obwohl die Stoffe dieser Erfindung somit
sichtbar mindestens zwei Lagen enthalten, sind diese nicht getrennte,
miteinander verbundene Webstrukturen, und können in zwei separate, selbsttragende
Webstrukturen getrennt werden.
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Allgemeiner
Stand der Technik
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Die
bekannten Verbundformungsstoffe umfassen zwei im Wesentlichen getrennte
Webstrukturen, von welchen jede ihre eigenen Sätze von Kettfäden und
Schussfäden
enthält,
und von welchen jede zu einem Muster gewebt ist, das so gewählt ist,
dass die Eigenschaften der Lage optimiert sind. Die Papierseitenlage
stellt, unter anderem, ein Minimum an Stoffdrahtmarkierung an und
ein angemessenes Ableiten von Flüssigkeit
von der anfänglichen
Papierbahn bereit. Die Maschinenseitenlage sollte zäh und haltbar
sein, dem Formungsstoff ein Maß an
Dimensionsstabilität
verleihen, so dass die Stoffdehnung und -einengung minimiert wird,
und ausreichend steif sein, um ein Kräuseln an den Stoffkanten zu
minimieren. Zahlreiche Stoffe dieser Art wurden beschrieben und
finden in der Industrie Anwendung.
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Die
zwei Lagen der bekannten Verbundformungsstoffe sind mit Hilfe entweder
zusätzlicher
Bindefäden
oder interner Bindefäden
verbunden. Zusätzliche
Bindefäden dienen
vorwiegend zur Verbindung der zwei Lagen; interne Bindefäden tragen
zur Struktur der Papierseitenlage bei und dienen auch zur Verbindung
der Papier- und Maschinenseitenlagen des Verbundformungsstoffs.
Die Pfade der Bindefäden
sind so angeordnet, dass ausgewählte
Fäden durch
beide Lagen des Stoffs gehen, wodurch diese zu einem einzigen Verbundstoff verbunden
werden.
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In
diesen bekannten Verbundstoffen waren zusätzliche Bindefäden im Allgemeinen
gegenüber
internen Schussbindefäden
bevorzugt, da angenommen wurde, dass sie weniger Diskontinuitäten in der
papierseitigen Oberfläche
des Verbundstoffs erzeugen. Vor kurzem wurden sowohl einzelne als
auch paarweise interne Kett- oder
Schussbindefadenanordnungen vorgeschlagen. Es hat sich jedoch gezeigt,
dass interne Kettbindefäden
Variationen in der Gleichförmigkeit
des Geflechts in Quermaschinenrichtung verursachen. Verbundstoffe,
in welchen interne Schussbindefäden
eingearbeitet sind, haben sich als anfällig für ein seitliches Zusammenziehen
unter Zuglast erweisen, die in einer Papierherstellungsmaschine
auf sie ausgeübt
wird. Diese internen Schussbindefäden haben sich auch als anfällig für einen
inneren und äußeren Abrieb
erwiesen, was zu einer katastrophalen Aufspaltung des Verbundstoffs
führt.
Aufgrund der Notwendigkeit, zusätzliche
Schussfäden
in die Stoffstruktur einweben zu müssen, um die Papierseitenlage
zu bilden, und die Papierseitenlage und Maschinenseitenlage zu binden,
sind diese Stoffe ferner auch in der Herstellung teuer. Vor kurzem
wurde vorgeschlagen, interne Kettbindefäden paarweise zu verwenden,
so dass zumindest einige dieser Nachteile behoben werden. Die Verwendung
von Paaren bietet den Vorteil, dass die zwei Kettbindefäden der
Reihe nach in aufeinanderfolgende Segmente eines ungebrochenen Kettfadenpfads
in der papierseitigen Oberfläche
eingearbeitet werden können,
und dass eine größere Flexibilität in der
Wahl der Stellen besteht, an welchen jedes Element des Paares mit
den Schussfäden
der Maschinenseitenlage verschlungen wird. Es ist daher möglich, die
papierseitige Oberfläche
bis zu einem gewissen Grad zu optimieren, indem zum Beispiel die
Markierung der anfänglichen
Papierbahn verringert wird, und die Abriebbeständigkeit der Maschinenseitenlage
des Stoffes zu verbessern, indem im Wesentlichen die Materialmenge
erhöht
wird, die für
einen Abrieb zur Verfügung steht,
bevor ein katastrophales Versagen, für gewöhnlich durch Aufspaltung, eintritt.
In diesen Stoffen, in welchen Paare von Kettbindefäden verwendet
werden, hat jede Papierseitenlage und jede Maschinenseitenlage ein
eigenes Kettfadensystem, von welchen eines die Bindung der Papierseitenlage
vervollständigt
und das andere die Bindung der Maschinenseitenlage vervollständigt.
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Die
Europäische
Patentanmeldung
EP
0 093 096 A2 beschreibt einen zweilagigen Stoff, in dem
zwei Lagen durch paarweise Kettfäden
verbunden sind, wobei die Paare von Kettfäden so angeordnet sind, dass sie
auf der Papierseitenlage einander ersetzen, um ein regelmäßiges Muster
zu bilden.
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In
der folgenden Besprechung dieser Erfindung ist davon auszugehen,
dass in einer Angabe, wie "2 × 2", die erste Zahl
die Anzahl von Webfächern
angibt, die zum Weben des Musters erforderlich ist, und die zweite
Zahl die Anzahl von Schussfäden
in dem Musterrapport angibt. Somit benötigt ein 2 × 2 Muster zwei Webfächer und
in dem Musterrappport sind zwei Schussfäden vorhanden.
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Es
wurde nun entdeckt, dass es nicht notwendig ist, ein separates Kettfadensystem
für die
Maschinenseitenlage in einem kettfadengebundenen Stoff bereitzustellen.
Es ist möglich,
einen Stoff mit annehmbaren Papierherstellungseigenschaften unter
Verwendung von Tripletts aus Kettfäden bereitzustellen, so dass
jedes Element der Tripletts separat der Reihe nach mit den Schussfäden der
Papierseitenlage verwoben ist, und dass die Elemente der Tripletts
paarweise mit den Schussfäden
der Maschinenseitenlage verschlungen sind.
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Daher
versucht die vorliegende Erfindung, einen Formungsstoff bereitzustellen,
dessen Konstruktion zumindest die obengenannten Probleme nach dem
Stand der Technik verringern soll.
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Die
vorliegende Erfindung versucht des Weiteren, bekannte Stoffe zu
verbessern, in welchen paarweise Kettbindefäden verwendet werden. Die vorliegende
Erfindung versucht, einen Formungsstoff mit geringerer Anfälligkeit
für Variationen
in Quermaschinenrichtung in der Gleichförmigkeit des Geflechts der
Papierseitenlage als vergleichbare Stoffe nach dem Stand der Technik
bereitzustellen. Zusätzlich
versucht diese Erfindung, einen Formungsstoff bereitzustellen, der
gegen ein seitliches Zusammenziehen beständig ist.
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Diese
Erfindung versucht auch, einen Formungsstoff bereitzustellen, der
effizienter zu weben ist als vergleichbare Stoffe, die interne Schussbindefäden verwenden,
um im Wesentlichen getrennte Gewebestrukturen der Papier- und Maschinenseitenlage
zu verbinden. Diese Effizienz wird in einigen der bevorzugten Ausführungsformen
noch erhöht,
da es nun möglich
ist, einige der bevorzugten Ausführungsformen
des Stoffs mit einem einzigen Kettbaum zu weben, da alle Kettfäden im Wesentlichen
gleichen Pfaden folgen, die gleiche Pfadlängen in der Bindungsstruktur
haben.
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Ferner
versucht diese Erfindung, einen Formungsstoff bereitzustellen, der
weniger anfällig
für die
Bildung von Eindrücken
an der papierseitigen Oberfläche
ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
versucht diese Erfindung, einen Formungsstoff bereitzustellen, der
ein geringeres Hohlraumvolumen als ein vergleichbarer Formungsstoff
hat, der interne Schussbindefäden verwendet.
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Diese
Erfindung versucht zusätzlich,
einen Formungsstoff bereitzustellen, der gegen eine Aufspaltung beständig ist.
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Kurzdarstellung
der Erfindung
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In
einer ersten allgemeinen Ausführungsform
versucht die vorliegende Erfindung, einen Formungsstoff mit wenigstens
einer Papierseitenlage und einer Maschinenseitenlage bereitzustellen,
der Schussfäden
umfasst, die mit Triplettsätzen
von Kettfäden
nach einem Musterrapport verwoben sind, wobei:
- (a)
jedes Element jedes Triplettsatzes von Kettfäden mit den Schussfäden der
Papierseitenlage verwoben ist, um der Reihe nach Segmente wenigstens
eines ungebrochenen Kettfadenpfades in der Papierseitenlage einzunehmen;
- (b) jedes Segment in dem ungebrochenen Kettfadenpfad durch wenigstens
einen Schussfaden der Papierseitenlage getrennt ist;
- (c) jedes Element jedes Tripletts mit wenigstens einem Schussfaden
der Maschinenseitenlage verschlungen ist; und
- (d) die Elemente jedes Tripletts paarweise mit einem einzigen
Schussfaden der Maschinenseitenlage verschlungen sind.
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Vorzugsweise
enthält
der Formungsstoff zwei Lagen Schussfäden, die erste in der Papierseitenlage und
die zweite in der Maschinenseitenlage. Als Alternative enthält der Stoff
drei Lagen Schussfäden,
die erste in der Papierseitenlage, die zweite in der Maschinenseitenlage
und die dritte in einer Zwischenlage.
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Vorzugsweise
nehmen die Elemente jedes Triplettsatzes einen einzigen ungebrochenen
Kettfadenpfad in der Papierseitenlage ein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
dieser Erfindung hat der gewebte Stoff vor einer Thermofixierung
eine Kettfadenfüllung
von etwa 100% bis etwa 125%.
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In
weiteren bevorzugten Ausführungsformen
dieser Erfindung hat der Stoff nach einer Thermofixierung eine Papierseitenlage
mit einer offenen Fläche
von mindestens 35%, gemessen durch ein Standardtestverfahren, hat
der Stoff eine Kettfadenfüllung
von etwa 100% bis etwa 140%, und hat der Stoff eine Luftdurchlässigkeit
von weniger als etwa 8200 m3/m2/h,
bis zu etwa nur 3500 m3/m2/h
bei einem Druckdifferenzial von 127 Pa durch den Stoff, gemessen
durch ein Standardtestverfahren. Ein geeignetes Testverfahren zur
Bestimmung der Luftdurchlässigkeit
des Stoffs ist ASTM D 737–96.
Die offene Fläche
an der Papierseitenlage wird unter Verwendung einer Draufsicht auf
diese Stofflage durch die Methode bestimmt, die in CPPA Data Sheet G-18
beschrieben ist.
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Es
ist eine Anforderung dieser Erfindung, dass jeder Kettfaden der
Papierseitenlage ein Triplett aus Kettfäden umfasst, wobei jedes Element
jedes Tripletts seinerseits einen Teil von mindestens einem ungebrochenen
Kettfadenpfad in dem Bindungsmuster an der papierseitigen Oberfläche einnimmt.
In dem gesamten Bindungsmuster des Formungsstoffs verlaufen alle
Elemente der Tripletts von Kettfäden
paarweise in die Maschinenseitenlage, wo sie mit dem Schussfaden
derselben Maschinenseitenlage verschlungen werden, um so einen einzigen
kohärenten
Stoff zu bilden. Die Verschlingungsstellen sind Knoten, die durch Verschlingen
von zwei Elementen jedes der Tripletts mit einem einzigen Schussfaden
der Maschinenseitenlage gebildet werden, so dass innerhalb des Bindungsmusterrapports
alle drei Elemente jedes Tripletts zumindest einmal mit einem Schussfaden
der Maschinenseitenlage verschlungen sind. Die Stelle der Verschlingungspunkte
wird weitgehend durch das Bindungsmuster bestimmt, das für die Maschinenseitenlage
gewählt
wurde.
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Es
ist somit erkennbar, dass in den Stoffen dieser Erfindung weder
die Papierseitenlage noch die Maschinenseitenlage herkömmliche
Kettfäden
enthält,
die nur mit Schussfäden
der Papierseitenlage oder nur mit Schussfäden der Maschinenseitenlage
verschlungen sind. In den Stoffen dieser Erfindung werden eine erste Gruppe
von Schussfäden
in der Papierseitenlage und eine zweite Gruppe von Schussfäden in der
Maschinenseitenlage in dem gesamten Bindungsmusterrapport von einem
einzigen Satz von Triplett-Kettfäden
zusammengehalten, die daher sowohl zur strukturellen Integrität als auch
zu den Eigenschaften beider Lagen beitragen. Nach Wunsch kann eine
dritte Gruppe von Schussfäden
vorhanden sein, die im Wesentlichen zwischen der ersten und zweiten
Gruppe angeordnet ist.
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Die
Länge der
Segmente in dem ungebrochenen Kettfadenpfad der papierseitigen Oberfläche, die
der Reihe nach von jedem Element der Tripletts von Kettfäden eingenommen
wird, und die Anzahl von Segmenten in einem Bindungsmusterrapport
bieten einen großen
Bereich von Wahlmöglichkeiten.
Zum Beispiel wird in Stoffen, die in der Folge ausführlicher
besprochen werden, ein Bindungsmuster mit sechs Segmenten verwendet,
in dem der Pfad, der in dem Bindungsmusterrapport von jedem Element
der Tripletts eingenommen wird, im Wesentlichen gleich ist, und
in einem anderen ein Bindungsmuster mit vier Segmenten verwendet,
in dem der Pfad, der in dem Bindungsmusterrapport von zwei Elementen
des Tripletts eingenommen wird, im Wesentlichen gleich ist, und
der Pfad, der von dem dritten Element des Tripletts eingenommen
wird, ganz anders ist. In dem ungebrochenen Kettfadenpfad in der
Papierseitenlage erscheint jedes Segment in jedem vollständigen Rapport
des Bindungsmusters des Formungsstoffs im Allgemeinen mehr als einmal,
zum Beispiel mindestens zweimal.
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Vorzugsweise
ist jedes Segment in dem ungebrochenen Kettfadenpfad in der papierseitigen
Oberfläche
der Papierseitenlage von einem benachbarten Segment durch entweder
1, 2 oder 3 Schussfäden
der Papierseitenlage getrennt. Vorzugsweise ist jedes Segment in
dem ungebrochenen Kettfadenpfad in der papierseitigen Oberfläche der
Papierseitenlage von einem benachbarten Segment durch einen Schussfaden
der Papierseitenlage getrennt. Als Alternative ist jedes Segment
in dem ungebrochenen Kettfadenpfad in der papierseitigen Oberfläche der
Papierseitenlage von einem benachbarten Segment durch zwei Schussfäden der
Papierseitenlage getrennt.
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Vorzugsweise
ist (sind) in dem Bindungsmuster der Papierseitenlage die gesamte(n)
Segmentlänge(n),
die von jedem Element eines Tripletts von Kettfäden eingenommen wird (werden),
die den ungebrochenen Kettfadenpfad einnehmen, identisch. Als Alternative
ist (sind) die gesamte(n) Segmentlänge(n), die von zwei Elementen
eines Tripletts von Kettfäden
eingenommen wird (werden), die den ungebrochenen Kettfadenpfad einnehmen,
identisch, und die gesamte(n) Segmentlänge(n), die von dem dritten
Element eines Tripletts von Kettfäden eingenommen wird (werden),
ist (sind) anders.
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Vorzugsweise
sind in dem Stoffbindungsmuster die Pfade, die von jedem Element
eines Tripletts der Kettfäden
der Papierseitenlage eingenommen werden, im Wesentlichen dieselben,
und die Verschlingungspunkte zwischen den Kettfäden und den Schussfäden der
Maschinenseitenlage sind regelmäßig beabstandet und
haben denselben Abstand. Stoffe dieser Art werden im Allgemeinen
unter Verwendung eines einzigen Kettbaums gewebt.
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Als
Alternative ist in dem Stoffbindungsmuster der Pfad, der von mindestens
einem Element eines Tripletts der Kettfäden der Papierseitenlage eingenommen
wird, nicht derselbe wie jener, der von den anderen eingenommen
wird, und die Verschlingungspunkte zwischen den Kettfäden und
den Schussfäden
der Maschinenseitenlage sind nicht regelmäßig beabstandet und haben nicht
denselben Abstand. Stoffe dieser Art werden im Allgemeinen unter
Verwendung von zwei Kettbäumen
gewebt.
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Vorzugsweise
wird das Bindungsmuster des Stoffs so gewählt, dass
- (1)
die erste, zweite und dritte Segmentlänge in der Papierseitenlage
dieselben sind und die Verschlingungspunkte zwischen den Kettfäden mit
den Schussfäden
der Maschinenseitenlage regelmäßig beabstandet
sind; oder
- (2) die erste, zweite und dritte Segmentlänge in der Papierseitenlage
dieselben sind und die Verschlingungspunkte zwischen den Kettfäden mit
den Schussfäden
der Maschinenseitenlage nicht regelmäßig beabstandet sind und nicht
denselben Abstand haben; oder
- (3) die erste und zweite Segmentlänge in der Papierseitenlage
dieselben sind und sich von der dritten Segmentlänge unterscheiden, und die
Verschlingungspunkte zwischen den Kettfäden mit den Schussfäden der Maschinenseitenlage
regelmäßig beabstandet
sind; oder
- (4) die erste und zweite Segmentlänge in der Papierseitenlage
dieselben sind und sich von der dritten Segmentlänge unterscheiden, und die
Verschlingungspunkte zwischen den Kettfäden mit den Schussfäden der Maschinenseitenlage
nicht regelmäßig beabstandet
sind.
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Vorzugsweise
wird das Bindungsmuster der Papierseitenlage aus einem 2 × 2, 3 × 3, 3 × 6 oder
4 × 8 Bindungsmuster
gewählt.
Insbesondere wird die Bindung der Papierseitenlage aus einer 2 × 2 Grundbindung, einer
3 × 3
Bindung und einer 4 × 4
Bindung gewählt.
Vorzugsweise wird das Bindungsmuster der Maschinenseitenlage aus
einem 9 × 9,
4 × 8,
5 × 5,
6 × 6
oder 6 × 12
Bindungsmuster gewählt.
Insbesondere wird das Bindungsmuster der Maschinenseitenlage aus
einem 3 × 3
Köper,
einem gebrochenen Köper
aus 6 Webfächern,
oder einem N × 2N
Muster gewählt,
wie von Barrett in
US 5,544,678 offenbart
ist. Als Alternative kann die Papierseitenlage mit einer Maschinenseitenlage
kombiniert werden, die nach einem Satin-, Köper- oder gebrochenen Köpermuster
gewebt ist.
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Vorzugsweise
wird das Verhältnis
der Anzahl von Schussfäden
der Papierseitenlage zu den Schussfäden der Maschinenseitenlage
aus 1:1, 2:1, 3:2, 5:3 oder 3:1 gewählt. Besonders bevorzugt ist
das Verhältnis 2:1.
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Aufgrund
der einzigartigen Struktur der Stoffe dieser Erfindung ist es nicht
möglich,
ein Verhältnis
der Kettfäden
der Papierseitenlage zu den Kettfäden der Maschinenseitenlage
zu definieren. Nur ein Element eines Tripletts erscheint jeweils
in der Papierseitenlage, während
zwei Elemente eines Tripletts jeweils in der Maschinenseitenlage
erscheinen. Der Stoff scheint daher ein 1:2 Kettfadenverhältnis zu
haben, aber dies ist im Zusammenhang mit diesen Stoffen nicht bedeutsam.
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In
den Stoffen dieser Erfindung muss die Wahl des Musters der Papierseitenlage
und des Musters der Maschinenseitenlage zwei Kriterien erfüllen: erstens
ist jedes Element jedes Triplettsatzes aus Kettfäden in der Papierseitenlage
verwoben, um der Reihe nach die Segmente des ungebrochenen Kettfadenpfades
einzunehmen, und zweitens ist in der Maschinenseitenlage jedes Element
jedes Tripletts mit mindestens einem Schussfaden verschlungen, und
die Elemente jedes Tripletts sind paarweise mit einem einzigen Schussfaden
der Maschinenseitenlage verschlungen. Dies kann erreicht werden,
indem garantiert wird, dass Quotienten, die als Q/P und Q/M angegeben
werden können,
immer eine ganze Zahl sind, wobei Q die Gesamtanzahl von Webfächern ist,
P die Anzahl von Webfächern
ist, die zum Weben des Musters der Papierseitenlage notwendig ist, und
M die Anzahl von Webfächern
ist, die zum Weben des Musters der Maschinenseitenlage notwendig
ist.
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In
den einfachsten Ausführungsformen
werden die Stoffe dieser Erfindung nach Bindungsmustern gewebt,
die einen Webstuhl erfordern, der mit mindestens sechs Webfächern ausgestattet
ist. Dieser bringt ein Grundbindungsmuster sowohl für die Papierseitenlage
als auch die Maschinenseitenlage unter, und erfordert drei Wiederholungen
des Musters, um die drei Elemente der Tripletts unterzubringen.
Eine solche einfache Ausführungsform
ist jedoch im Allgemeinen nicht bevorzugt, da die Abriebbeständigkeit
der Maschinenseitenlage des erhaltenen Stoffs für die meisten Anwendungen nicht
angemessen ist.
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In
den bevorzugten Ausführungsformen
dieser Erfindung wird entweder eine 2 × 2 Grundbindung oder eine
3 × 3
Köperbindung
für die
Papierseitenlage verwendet, kombiniert mit einem Köper aus
6 Webfächern, einem gebrochenen
Köper aus
6 Webfächern
oder einem N × 2N
Bindungsmuster für
die Maschinenseitenlage. Die Kombination aus einer 2 × 2 Grundbindung
mit einem 6 × 6
Köper erfordert
18 Webfächer;
der 6 × 6 Köper erfordert
18, und die 2 × 2
Grundbindung 6, wodurch Quotienten von 1 beziehungsweise 3 erhalten
werden.
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Tabelle
1 fasst einige der möglichen
Bindungsmusterkombinationen der Papierseitenlage und der Maschinenseitenlage,
gemeinsam mit den Webfachanforderungen für jedes zusammen.
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In
den Kopfzeilen von Tabelle 1 gibt "PSL" die
Papierseitenlage mit der Anzahl von Webfächern P an, "MSL" gibt die Maschinenseitenlage
mit der Anzahl von Webfächern
M an, "Gesamte Webfächer" gibt die Mindestanzahl
von Webfächern
Q an, die zum Weben des Stoffs erforderlich ist, und Q/P, Q/M sind
die ganzen Werte der Quotienten der Anzahl der Webfächer, die
für die
Papierseitenlage erforderlich sind, als Anteil der gesamten Webfächer, beziehungsweise
die Anzahl von Webfächern,
die für
die Maschinenseitenlage erforderlich sind, als Anteil der gesamten
Webfächer.
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Da
alle Tripletts von Kettfäden,
die die Kettfäden
der Papierseitenlage darstellen, zum paarweise Verschlingen mit
den Schussfäden
der Maschinenseitenlage verwendet werden, verbessert dieses Verschlingungsmuster
den Stoffmodul, wodurch der Stoff einer Dehnung und Verformung gegenüber beständiger wird, während ein
seitliches Zusammenziehen und jede Neigung zu einer Aufspaltung
der Stofflage verringert wird.
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Eine
wichtige Unterscheidung zwischen den Stoffen nach dem Stand der
Technik und jenen der vorliegenden Erfindung ist die gesamte Kettfadenfüllung, die
durch die Kettfadenfüllung
= (Kettfadendurchmesser × Geflecht × 100)%
gegeben ist. Die Kettfadenfüllung
kann entweder vor oder nach der Thermofixierung bestimmt werden,
und ist für
denselben Stoff im Allgemeinen nach der Thermofixierung höher. In
allen Verbundstoffen nach dem Stand der Technik ist die Summe der
Kettfadenfüllung
in den kombinierten Papierseiten- und Maschinenseitenlagen vor der
Thermofixierung für
gewöhnlich
geringer als 95%. Die Stoffe dieser Erfindung können vor der Thermofixierung
eine gesamte Kettfadenfüllung
haben, die vorzugsweise größer als
100% ist, und für
gewöhnlich
105% bis etwa 125% beträgt.
Nach der Thermofixierung haben die Stoffe dieser Erfindung eine
gesamte Kettfadenfüllung,
die höher
als 105 sein kann, und für
gewöhnlich
etwa 105% bis etwa 140% beträgt.
Diese Möglichkeit,
diesen Wert der Kettfadenfüllung
zu erreichen, macht sie einzigartig.
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Im
Zusammenhang mit dieser Erfindung sind bestimmte Definitionen wichtig.
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Der
Begriff "ungebrochener
Kettfadenpfad" bezieht
sich auf den Pfad der Tripletts von Kettfäden in der Papierseitenlage,
der auf der papierseitigen Oberfläche des Stoffs sichtbar ist
und der seinerseits von jedem Element der Tripletts eingenommen
wird, die die Kettfäden
bilden.
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Der
Begriff "Segment" bezieht sich auf
den Teil des ungebrochenen Kettfadenpfads, der von einem bestimmten
Kettfaden eingenommen wird, und der zugehörige Begriff "Segmentlänge" bezieht sich auf
die Länge
eines bestimmten Segments, und wird als die Anzahl von Schussfäden der
Papierseitenlage angegeben, mit welchen ein Element eines Tripletts
von Kettfäden
in dem Segment verwoben ist.
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Der
Begriff "flottieren" bezieht sich auf
einen Faden, der über
eine Gruppe anderer Fäden
läuft,
ohne mit diesen verwoben zu sein; der zugehörige Begriff "Flottierungslänge" bezieht sich auf
die Länge
einer Flottierung, die als eine Zahl angegeben wird, die die Anzahl
der übergangenen
Fäden angibt.
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Der
Begriff "Verschlingung" bezieht sich auf
einen Punkt, an dem ein bestimmtes Paar der drei Elemente eines
Tripletts von Kettfäden
um einen maschinenseitigen Schussfaden zur Bildung eines Doppelknotens
geschlungen ist, und der zugehörige
Begriff "Verwebung" bezieht sich auf
eine Stelle, an der ein einziges Element eines Tripletts eine Vielzahl
von Knoten mit anderen papierseitigen Schussfäden entlang einem Teil seiner
Länge bildet.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben,
in welchen:
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1 eine
Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines Formungsstoffs
gemäß der Erfindung
ist, die die Pfade eines Tripletts von Kettfäden in einem Rapport des Formungsstoff-Bindungsmusters zeigt;
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2, 3 und 4A und 4B Querschnittsansichten ähnlich 1 von
weiteren Ausführungsformen
sind.
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In
jedem der schematischen Querschnitte von 1 bis 4 sind in dem Musterrapport die dargestellten geschnittenen
Schussfäden
von 1 an nummeriert, beginnend mit dem ersten Schussfaden
der Maschinenseitenlage an einer Seite, und endend mit dem letzten
Schussfaden der Papierseitenlage an der anderen Seite. Die Pfeile
A, B, C und D geben jeweils die Länge des Musterrapports in den 1 bis 4 an. Ebenso sind in den 1 bis 4 die drei dargestellten Elemente eines
Triplettkettfadensatzes mit X, Y und Z bezeichnet. Dasselbe Bindungsmuster
setzt sich in jede Richtung von dem dargestellten Querschnitt entlang
der Länge
des Stoffs fort. Das Bindungsmuster setzt sich auch über die
Breite des Stoffs fort, wird aber seitlich so bewegt, dass die Verschlingungsstellen
mit den Schussfäden
der Maschinenseitenlage nicht immer mit demselben Schussfaden gebildet
werden.
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Ausführliche
Beschreibung der Figuren
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1 ist
eine Querschnittsdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Formungsstoffs
gemäß der vorliegenden
Erfindung entlang der Linie eines der Kettfadenpaare. In
1 ist
die Papierseitenlage des Stoffs eine 3 × 3 Bindung, und die Maschinenseitenlage
ist eine 6 × 12
Bindung entsprechend den N × 2N
Mustern in Barrett,
US 5,544,678 .
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Der
ungebrochene Kettfaden in der Papierseitenlage enthält die folgenden
vier Segmente:
- – Triplett Z ist mit den Schussfäden 2, 6 und 11 verwoben
und geht unter den dazwischen liegenden Schussfäden der Papierseitenlage durch;
- – Triplett
X ist nur mit dem Schussfaden 15 verwoben;
- – Triplett
Y ist mit den Schussfäden 20, 24 und 29 verwoben
und geht unter den dazwischen liegenden Schussfäden der Papierseitenlage durch;
und
- – Triplett
X ist nur mit dem Schussfaden 33 verwoben.
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In
der Maschinenseitenlage sind zwei Verschlingungspunkte vorhanden:
- – Tripletts
X und Y sind gemeinsam mit dem Schussfaden 4 der Maschinenseitenlage
verschlungen; und
- – Tripletts
X und Z sind gemeinsam mit dem Schussfaden 25 der Maschinenseitenlage
verschlungen
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Der
Stoff von 1 wird in 18 Webfächern gewebt;
er könnte
auch in 36 gewebt werden.
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Es
ist daher offensichtlich, dass alle drei Elemente, X, Y und Z, des
Tripletts der Reihe nach Segmente des ungebrochenen Kettfadenpfades
in der Papierseitenlage einnehmen, die durch zwei Schussfäden der
Papierseitenlage getrennt sind, und alle drei Elemente in zwei Paaren
mit den Schussfäden
der Maschinenseitenlage verschlungen sind.
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Dieses
relativ einfache Bindungsmuster zeigt auch mehrere andere Merkmale
dieser Erfindung. Die Prüfung
der Papierseitenlage zeigt, dass, obwohl die Tripletts Y und Z demselben
Pfad folgen, während
Z entlang dem Muster in Bezug auf Y verschoben ist, das Triplett
X einem ganz anderen Pfad folgt. Die zwei Segmente, die von den
Tripletts Y und Z eingenommen werden, haben dieselbe Länge, und
die zwei, die von dem Triplett X eingenommen werden, haben beide
auch dieselbe Länge,
aber eine andere Länge
als die zwei anderen. Ferner nehmen in den vier Segmenten die Tripletts
Y und Z jeweils ein Segment ein, und Triplett X nimmt die anderen
zwei ein. Aufgrund der unterschiedlichen Kettfadenpfadlänge des
Tripletts X im Vergleich zu Y und Z wird der Stoff von 1 unter
Verwendung von zwei Kettbäumen
gewebt, einen für
das Triplett X und den anderen für
Y und Z. Wenn dies nicht der Fall ist, ist wahrscheinlich, dass
eine Stoffverformung und ungleiche Kettfadenspannungen auftreten,
die somit die Nützlichkeit
des Stoffs als Formungsstoff beeinträchtigen.
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Es
ist auch erkennbar, dass zwei Schussfäden der Papierseitenlage zwischen
jedem Segment vorhanden sind. Eine Prüfung der Maschinenseitenlage
zeigt, dass die Tripletts X und Y an einem Punkt verschlungen sind,
und die Tripletts X und Z an dem anderen; die Tripletts Y und Z
sind nicht gemeinsam mit den Schussfäden der Maschinenseitenlage
verschlungen. Ferner sind die Verschlingungspunkte nicht regelmäßig entlang dem
Muster beabstandet: zwischen ihnen liegen sechs und vier Schussfäden der
Maschinenseitenlage. Gemeinsam zeigen diese Merkmale ein signifikantes
Maß an
Flexibilität
in der Wahl eines Bindungsdiagramms. Zumindest einige dieser Faktoren
werden in dem komplexeren Bindungsmuster von 2 verwendet.
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In 2 ist
die Papierseitenlage eine einfache 2 × 2 Bindung, mit nur einem
Schussfaden zwischen aufeinanderfolgenden Segmenten. In dieser Bindung
sind sechs Segmente vorhanden:
- – Triplett
X ist mit den Schussfäden 2, 5, 8, 11 und 14 verwoben;
- – Triplett
Z ist mit dem Schussfaden 17 verwoben;
- – Triplett
Y ist mit den Schussfäden 20, 23, 26, 29 und 32 verwoben;
- – Triplett
X ist mit dem Schussfaden 35 verwoben;
- – Triplett
Z ist mit den Schussfäden 38, 41, 44, 47 und 50 verwoben;
und
- – Triplett
Y ist mit dem Schussfaden 53 verwoben.
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Die
Maschinenseitenlage ist eine Köperbindung
aus 6 Webfächern,
in der drei Verschlingungspunkte vorhanden sind, die regelmäßig beabstandet
sind, mit jeweils 5 dazwischen liegenden Schussfäden der Maschinenseitenlage:
- – Tripletts
Y und Z sind gemeinsam mit dem Schussfaden 4 verschlungen;
- – Triplett
X und Z sind gemeinsam mit dem Schussfaden 22 verschlungen;
und
- – Tripletts
X und Y sind gemeinsam mit dem Schussfaden 40 verschlungen.
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Dieser
Stoff wird auch in 18 Webfächern
gewebt, und kann auch in 36 gewebt werden.
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Diese
komplexere Bindung zeigt weitere Merkmale dieser Erfindung. In den
sechs Segmenten haben das erste, dritte und fünfte dieselbe Länge, und
obwohl das zweite, vierte und sechste dieselbe Länge haben, ist die Länge anders
als jene der anderen drei Segmente; die Segmente sind im Wesentlichen
in zwei Sätzen von
drei, mit derselben Länge
in jedem Satz. Da jedes Triplett ein längeres und ein kürzeres Segment
enthält, nimmt
jedes Triplett dieselbe Gesamtlänge
in dem ungebrochenen Kettfadenpfad ein. Es ist auch erkennbar, dass
die Pfade für
die Tripletts X und Y dieselben sind, und jener von Z anders ist.
Eine genauere Prüfung zeigt,
dass der Pfad für
Triplett Z der umgekehrte Pfad für
X und Y ist: bei X und Y kommt das längere Segment als erstes, und
das kürzere
als zweites, und bei Z kommt das kürzere als erstes und das längere als
zweites. Es kann somit behauptet werden, dass alle drei Tripletts
im Wesentlichen denselben Pfad einnehmen. Im Gegensatz zu dem Stoff
von 1 kann dieses Muster unter Verwendung eines einzigen
Kettbaums gewebt werden, da die Pfadlängen jedes der Tripletts im
Wesentlichen dieselben sind. Eine Prüfung der Maschinenseitenlage
zeigt, dass zusätzlich
zu dem regelmäßigen Abstand
zwischen den Verschlingungspunkten alle drei möglichen Paarungen der Tripletts
verwendet werden. In beiden dieser Bindungsdiagramme ist erkennbar, dass
an den Verschlingungspunkten die Paare von Tripletts durch die Flottierung
der Maschinenseitenlage, die an der Maschinenseite des Stoffs frei
liegt, zu einem Maß von
der Abriebebene des Stoffs zurückversetzt
sein können,
wodurch die Haltbarkeit des Stoffs potenziell erhöht wird.
Wenn die frei liegende Schussfadenflottierungslänge in dem Bindungsmuster der
Maschinenseitenlage verkürzt
wird, z.B. von 5 Schussfäden
auf 3, sind die Verschlingungspunkte in einem geringeren Grad zurückversetzt.
Ein Abrieb an diesen Stellen kann somit durch die Wahl eines Bindungsmusters
der Maschinenseitenlage minimiert werden, das lange frei liegende Schussfadenflottierungslängen an
den gewünschten
Punkten bereitstellt. Aus diesen Diagrammen geht auch hervor, dass,
obwohl die drei Elemente jedes Tripletts der Reihe nach die Segmente
des ungebrochenen Kettfadenpfads an der papierseitigen Oberfläche einnehmen,
das Bindungsmuster keine Spalten enthält, da sich das Muster entlang
dem Stoff ohne Brüche
fortsetzt.
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In
dem Stoff von 3 ist die Papierseitenlage ein
3 × 3
Köper,
mit zwei Schussfäden
zwischen aufeinanderfolgenden Segmenten. In dieser Bindung sind
sechs Segmente vorhanden:
- – Triplett X ist mit dem Schussfaden 2 verwoben;
- – Triplett
Y ist mit den Schussfäden 6, 11 und 15 verwoben;
- – Triplett
Z ist mit dem Schussfaden 20 verwoben;
- – Triplett
X ist mit den Schussfäden 24, 29 und 33 verwoben;
- – Triplett
Y ist mit dem Schussfaden 38 verwoben; und
- – Triplett
Z ist mit den Schussfäden 42, 47 und 51 verwoben.
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Die
Maschinenseitenlage ist ein gebrochener Köper aus 6 Webfächern. Es
sind drei Verschlingungspunkte vorhanden, die regelmäßig beabstandet
sind, mit jeweils fünf
dazwischen liegenden Schussfäden
der Maschinenseitenlage:
- – Triplett X und Z sind gemeinsam
mit dem Schussfaden 10 verschlungen;
- – Tripletts
Y und Z sind gemeinsam mit dem Schussfaden 28 verschlungen;
und
- – Tripletts
X und Y sind gemeinsam mit dem Schussfaden 46 verschlungen.
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Diese
Bindung ist ähnlich
der in 2 dargestellten, indem sie sechs Segmente unterschiedlicher Längen in
zwei Sätzen
von drei verwendet, gemeinsam mit regelmäßig beabstandeten Verschlingungspunkten.
In diesem Bindungsmuster sind die Pfade aller drei Kettfäden dieselben.
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Der
Stoff von 3 wird in 18 Webfächern gewebt,
und kann auch in 36 gewebt werden.
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Ein
komplexes Bindungsmuster ist in Kombination in 4A und 4B dargestellt;
der Deutlichkeit wegen gibt es eine gewisse Überlappung zwischen diesen
beiden Teilen von 4. Obwohl in diesem
Stoff sowohl die Papierseitenlage als auch die Maschinenseitenlage
jeweils relativ einfache Muster sind – die Papierseitenlage ist
ein 3 × 3
Köper,
und die Maschinenseitenlage ist dasselbe 6 × 12 Muster, das in 1 verwendet
wurde – erfordert
der Musterrapport neun Segmente:
- – Triplett
Y ist mit den Schussfäden 108, 5, 9 und 14 verwoben;
- – Triplett
X ist mit dem Schussfaden 18 verwoben;
Triplett Z
ist mit den Schussfäden 23, 27 und 32 verwoben;
Triplett
X ist mit den Schussfäden 36, 41, 45 und 50 verwoben;
- – Triplett
Z ist mit dem Schussfaden 54 verwoben;
- – Triplett
Y ist mit den Schussfäden 59, 63 und 68 verwoben;
- – Triplett
Z ist mit den Schussfäden 72, 77, 81 und 86 verwoben;
- – Triplett
Y ist mit dem Schussfaden 90 verwoben; und
- – Triplett
X ist mit den Schussfäden 95, 99 und 104 verwoben.
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In
der Maschinenseitenlage sind sechs Verschlingungspunkte vorhanden,
die regelmäßig in einer Rapportsequenz
von 6 und 4 Schussfäden
zwischen jedem beabstandet sind:
- – Tripletts
X und Z sind gemeinsam mit dem Schussfaden 4 verschlungen;
- – Tripletts
X und Y sind gemeinsam mit dem Schussfaden 25 verschlungen;
- – Tripletts
Y und Z sind gemeinsam mit dem Schussfaden 40 verschlungen;
- – Tripletts
X und Z sind gemeinsam mit dem Schussfaden 61 verschlungen;
- – Tripletts
X und Y sind gemeinsam mit dem Schussfaden 76 verschlungen;
und
- – Tripletts
Y und Z sind gemeinsam mit dem Schussfaden 97 verschlungen.
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Eine
Prüfung
von 4 zeigt weitere Merkmale dieser
Erfindung. In den 1, 2 und 3 ist die
Anzahl von Segmenten zweimal die Anzahl von Verschlingungspunkten:
Für 1 sind
die Zahlen 4 und 2, und sowohl für 2 als
auch 3 sind die Zahlen 6 und 3. In 4 ist
dieses Verhältnis
anders, mit 9 Segmenten und 6 Verschlingungspunkten. Die Segmentlängen sind
wieder nicht dieselben, mit einer sich wiederholenden Sequenz von
4 Schussfäden,
1 Schussfaden und 3 Schussfäden
in dem Musterrapport. Es ist auch erkennbar, dass jedes Element
X, Y und Z des Kettfadentripletts im Wesentlichen denselben Pfad
in dem Bindungsmuster einnimmt.
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Wie
zuvor besprochen wurde, muss die Bindungsstruktur der Papierseitenlage
auf die Bindungsstruktur der Maschinenseitenlage "passen". Dafür gibt es
mindestens drei Gründe.
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Erstens
müssen
die Stellen, an welchen ein Paar von Fäden von einem Triplett aus
Kettfäden
mit einem Schussfaden der Maschinenseitenlage verschlungen ist,
mit der Verwebungsstelle mit der Papierseitenlage des dritten Elements
des Tripletts übereinstimmen.
Die Bindungsstrukturen jeder Lage müssen daher derart sein, dass
dies der Fall sein kann, ohne die papierseitige Oberfläche der
Papierseitenlage unnötig
zu verformen.
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Zweitens
sollten die Bindungsstrukturen der Papierseitenlage und der Maschinenseitenlage
so passen, dass die Stellen, an welchen ein Paar von Fäden eines
Triplett gemeinsam mit einem Schussfaden der Maschinenseitenlage
verschlungen ist, so weit wie möglich
von den Enden des Segments in dem Bindungsmuster der Papierseitenlage
entfernt sind, das von dem dritten Element des Tripletts eingenommen
wird. Dadurch wird eine Bildung von Eindrücken und jede andere Oberflächenmissbildung
verringert, die dadurch verursacht wird, dass das dritte Element
des Tripletts von der Papierseitenlage nach unten in die Maschinenseitenlage
gebracht wird.
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Drittens
sollten die Stellen, an welchen die Paare von Kettfäden von
jedem Triplett mit den Schussfäden
der Maschinenseitenlage verschlungen sind, so weit wie möglich von
der Abriebebene der Maschinenseitenlage in die Maschinenseitenlage
zurückversetzt
sein, so dass die Haltbarkeit des Stoffs verlängert wird. Dies kann erreicht
werden, indem die freiliegende Maschinenseitenlage zwischen zwei
aufeinanderfolgenden Verschlingungspunkten so lange wie möglich flottiert.
Die Länge
einer Schussfadenflottierung der Maschinenseitenlage nimmt mit der
Anzahl von Webfächern
zu, die zum Weben des Musters der Maschinenseitenlage verwendet
werden. Daher ist allgemein bevorzugt, dass die Maschinenseitenlage
der Stoffe dieser Erfindung nach Mustern gewebt wird, die mindestens
4 Webfächer
und vorzugsweise mindestens 6 erfordern.
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Experimentelle
Versuche
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Es
wurden drei Teststoffe wie folgt gewebt:
- – Teststoff
A wurde nach dem Muster gewebt, das in 1 dargestellt
ist;
- – Teststoff
B wurde nach dem Muster gewebt, das in 2 dargestellt
ist;
- – Teststoff
C wurde nach dem Muster gewebt, das in 3 dargestellt
ist; und
- – Teststoff
D wurde nach dem Muster gewebt, das in 4A und 4B dargestellt
ist.
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Alle
Stoffe wurden unter Verwendung runder Standard-Polyesterkett-und -schussfäden gewebt.
Die Teststoffe hatten die in Tabelle 2 dargestellten Eigenschaften.
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In
Tabelle 2 bezeichnet PS die "Papierseite", MS bezeichnet die "Maschinenseite", die offene Fläche wird
nach der Methode gemessen, die im CPPA Data Sheet G-18 angegeben
ist und bezieht sich auf den Teil der papierseitigen Oberfläche der
Papierseitenlage, der keine Kett- oder Schussfäden enthält und daher offen ist, so
dass Fluid aus der Bahn abgeleitet werden kann, Kettfadenfüllung =
(Kettfadendurchmesser × Geflecht × 100)%,
Frames cm–2 bezieht
sich auf die Anzahl von Öffnungen
oder Frames in einem Quadratzentimeter der papierseitigen Oberfläche der
Papierseitenlage, der Fiber Support Index wird nach dem Verhältnis bestimmt,
das im CPPA Data Sheet G-18 angegeben ist und bezieht sich auf das
Ausmaß an
Stützung,
das durch die papierseitige Oberfläche der Papierseitenlage bereitgestellt
wird, das zum Stützen
der Papierfasern in dem darauf abgeschiedenen Papierstoff zur Verfügung steht.
Luftdurchlässigkeiten
wurden nach ASTM D 737-96 mit einer High Pressure Differential Air
Permeability Maschine, die von der The Frazier Precision Instrument Company,
Gaithersburg, Maryland, USA, erhältlich
ist, und mit einem Druckdifferenzial von 127 Pa durch den Stoff
gemessen; die Luftdurchlässigkeit
wird an dem Stoff nach der Thermofixierung gemessen.
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Die
Wahl der richtigen Kett- und Schussfadendurchmesser zur Verwendung
in den Stoffen dieser Erfindung hängt von vielen Faktoren ab,
einschließlich
der Güte
des Papierprodukts, zu dessen Herstellung der Stoff verwendet wird,
und beeinflusst die Luftdurchlässigkeit
des erhaltenen Stoffs. Die Wahl geeigneter Fadendurchmesser erfolgt
in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung des Stoffs.
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Tabelle
2 zeigt, dass die Stoffe dieser Erfindung eine relativ sehr offene
Fläche,
von 38% bis 46% für die
angegebenen Beispiele, bieten. Diese sehr offene Fläche ermöglicht ein
leichtes und gleichförmiges
Ableiten von Fluida aus der anfänglichen
Papierbahn in die darunter liegende Stoffstruktur. Ferner besitzen
die Stoffe eine relativ geringe Luftdurchlässigkeit von 7650 bis zu 6500
m3/m2/h in den Teststoffen,
für welche
Daten in Tabelle 2 angegeben sind. Die Luftdurchlässigkeit
des Stoffs kann durch die richtige Wahl des Fadendurchmessers und
Geflechts der Papierseite und/der Maschinenseite verringert werden.
Durch Verringern der Luftdurchlässigkeit
des Stoffs kann Fluid langsamer durch Stofflagen sowohl der Papier-
als auch Maschinenseite abgeleitet werden, was eine bessere Bildung
und geringere Drahtmarkierung zur Folge hat. Eine Laboranalyse von
Laborblättern,
die aus den Stoffproben erzeugt wurden, die in Tabelle 2 dargestellt
sind, bestätigt,
dass die Drahtmarkierung im Vergleich zu anderen Stoffen nach dem
Stand der Technik verringert ist, und dass die Blätter bessere
Druckeigenschaften bieten.