NO852467L - Papirfremstillingsfilt - Google Patents

Description

PAPIRFREMSTILLINGSFILT

OPPFINNELSENS BAKGRUNN

Denne oppfinnelse angår pressefilter for bruk i papir-maskineri, og mer bestemt pressefilter for bruk i pressepar-tiet i en papirmaskin.

Vanligvis benyttes pressefilter i papirmaskiner for å understøtte den fuktige, nylig formede papirbane idet den møter en rekke valser som virker til å trekke vann ut av den fuktige papirbane. I tillegg til å tjene som underlag for papirbanen virker pressefilten som en mottaker for vannet som fjernes fra papirarket. Det er derfor ønskelig at filten har hulrom som kan oppta vannet som fjernes fra banen. Pressefilten er normalt sammenskjøtet slik at den har form av et endeløst belte lik et transportørbelte, og under de forskjellige ovenfor om-talte operasjoner vil det bygges opp en stor mengde vann i pressefilten. Vannet fjernes ved sugeinnretninger eller forskjellige avvanningsinnretninger, vanligvis etter at papirbanen og pressefilten ikke lenger er i direkte kontakt med hverandre.

I tillegg til å fjerne vann fra banen virker pressefilten også til å transportere banen og drive pressevalsene. Ettersom filten virker som et drivorgan vil det være fordelaktig å utforme en del av filten av et materiale som er forholdsvis ukomprimerbart. Ukomprimerbare materialer bidrar til å gi duken lang effektiv levetid. Ukomprimerbare materialer opp-viser imidlertid normalt ikke de egenskaper som er nødvendige for effektiv fjerning av vannet fra banen. Av denne grunn har det vært vanlig praksis å forsyne en filt med.et komprimerbart lag (vattplate) som ligger an mot papiret og er fastklebet til en ukomprimerbar bæreduk. Bæreduken kommer ikke i berøring med papirbanen. Det er også mulig å anordne et komprimerbart, valseberørende lag, fastklebet til den ukomprimerbare bæreduk på motsatt side av den papirberørende vatt. Det vevede bærelag er da innlagt mellom papirberøringsvatten eller -laget og valseberøringsvatten eller -laget.

Kjente filter har den ulempe at det papirberørende lagets bestanddeler over tid på grunn av vibrasjon får en mer kompakt beskaffenhet, hvilket reduserer filtens avvanningsevne. Videre har fibrene i kjente papirfremstillings filter en tendens til å løsne fra bærelaget, komme bort fra filten og forurense både papirbanen og arbeidsomgivelsene.

Foreliggende oppfinnelse tar følgelig sikte på følgende formål: å tilveiebringe en papirfremstillingsfilt med mer effektive avvannings- og slitefasthetsegenskaper og mindre sam-mentrykning og fiberspredning.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

Disse samt andre formål som vil være innlysende for fag-menn på området, kan oppnås ved utøvelse av denne oppfinnelse. En papirfremstillingsfilt med mer effektive avvanningsegenska-per oppnås ifølge foreliggende oppfinnelse ved en konstruksjon som innbefatter et papirberørende lag eller en vatt med et nettverk av smeltede fibre som binder ikke-smeltede fibre til hverandre og til bæreduken. Nettverket dannes ved smelting av materiale med lavt smeltepunkt til fibre med høyt smeltepunkt. Et valseberørende lag som er dannet på samme måte kan med fordel anvendes i filten ifølge foreliggende oppfinnelse. Denne papirfremstillingsfilt kan lages ved å blande en kontrollert mengde nylonfibre med en kontrollert mengde polypropylen og karde blandingen over på en vevet bæreduk for å danne en papirberørende vatt. Vatten nåles til bæreduken, behandles, for å smelte fibrene med lavt smeltepunkt, strekkes til en forutbestemt tykkelse og bråkjøles for å opprettholde den forutbestemte tykkelse. Filten blir så skjøtet slik at den danner et endeløst belte. En valseberørende vatt kan også utformes på samme måte.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1 er et skjematisk tverrsnitt i forstørret målestokk av en del av filten før behandling, og viser de forskjellige typer fibre som er nålet gjennom bæreduken. Fibre er gjennom-nålet fra begge sider i den hensikt å danne både en papirberø-rende vatt og en valseberørende vatt. Fig. 2 viser skjematisk, i forstørret målestokk, et tverrsnitt av filten ifølge fig. 1 etter at den er behandlet og materiale med lavt smeltepunkt har smeltet. Fig. 3 er et tredimensjonalt riss av en spesialbehandlet utføringform av oppfinnelsen, der nylonfibrene og bæreduken er kjemisk fjernet etter formingsprosessen, bare etterlatende

nettverket av smeltet materiale med lavt smeltepunkt.

Fig. 4 er et tredimensjonalt riss av filten utformet i henhold til oppfinnelsen tildannet i et endeløst belte.

BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRINGSFORM

Fig. 1 er et tverrsnitt av en del av en filt tilvirket

i henhold til oppfinnelsen før filten er oppvarmet. Med spe-siell henvisning til fig. 1 er det komprimerbare lag ifølge denne oppfinnelse avsatt på og direkte forbundet med en bæreduk 12. Denne bæreduk omfatter en ukomprimerbar vevet eller ikke-vevet duk som er fremstilt i henhold til hvilken som helst av de mange kjente teknikker innen fagområdet. (Tegningen viser en vevet duk). Bærelaget kan være fremstilt av naturlige materialer innbefattende dyrehår såsom ull, såvel som synte-tiske fibre såsom polyakryl-, polyester-, og nylonfibre. Det papirberørende lag kan forbindes med bærelaget på hvilken som helst konvensjonell måte som ved nåling i en nåle-vevstol eller ved bruk av klebemidler. Nåling foretrekkes imidlertid. Med betegnelsene "papirberørende lag" eller "vatt" menes det filt-laget som kommer i berøring med papirbanen.

Det papirberørende lag eller vatt består av en kontrollert mengde av to eller flere materialer for å danne en kontinuerlig fase og en diskontinuerlig fase. "Kontinuerlig fase" betyr her et nettverk av materiale der hver del av dette materiale er i berøring med en annen del av samme materiale slik at det teoretisk er mulig å følge en kontinuerlig bane som forbinder alle deler av materialet uten å passere gjennom noen områder som ikke inneholder materialet. En "diskontinuerlig fase" betyr et nettverk av materiale gjennom hvilket en slik forbindelsesbane ikke kan følges.

Den foretrukne måte hvorved man oppnår de kontinuerlige og diskontinuerlige faser er å anvende en forholdsvis liten vektmengde av smeltbart materiale som har et forholdsvist lavt smeltepunkt, kombinert med en forholdsvis stor vektmengde fibre som har et forholdsvist høyt smeltepunkt. Smeltepunktene til både fibrene med høyt smeltepunkt og det lett smeltelige materiale må være høyere enn papirmaskinens høyeste forventede normale arbeidstemperatur. Vatten sammenføyes med bæreduken, enten ved nåling, klebemiddel, eller ved andre konvensjonelle midler. Fig. 1 viser fibre 14 som er stukket gjennom bærelaget fra toppsiden 15 og fibre 16 som er stukket gjennom fra bunn-siden 17. Både fibrene 14 og 16 innbefatter fibre av det lettsmeltelige materiale og fibre med høyt smeltepunkt.

Det henvises nå til fig. 2. Etter at vatten er sammen-føyet med bæreduken, oppvarmes filten til en temperatur som er høyere enn det lettsmeltelige materialets smeltetemperatur, men lavere enn smeltetemperaturen til fibrene med forholdsvist høyt smeltepunkt. Derved vil de fibre 14 og 16 som er lettsmeltelige smelte sammen og danne en kontinuerlig fase 18 som fastsmeltes til de fibre 14 og 16 som har forholdsvist høyt smeltepunkt samt også til bæreduken 12. Materialet med forholdsvis lavt smeltepunkt danner således en kontinuerlig fase 18 og fibrene med forholdsvis høyt smeltepunkt 14 og 16 danner en diskontinuerlig fase. Etter at filten er behandlet som ovenfor beskrevet, vil materialet som omfatter den kontinuerlige fase krympe, slik at der i vatten dannes kanaler gjennom hvilke vann kan passere. Dessuten vil fibersmeltingen føre til at fibrene binder seg bedre til hverandre og til bæreduken. Denne forbedrede forbindelse gir en duk som er mer stabil under vibrasjon og mer motstandsdyktig mot fiberspredning. Ettersom fibrene er positivt bundet til hverandre, vil de motstå set-ting og følgelig kompaktering. Likeledes vil bindingen minske tendensen til at fibre trekkes løs fra filten og derved minske spredning av fibre fra filten.

Fig. 3 er et tredimensjonalt bilde av den kontinuerlige fase 18 som materialet med forholdsvis lavt smeltepunkt antar. En papirfremstillingsduk som formes ifølge den patentsøkte oppfinnelse ble behandlet med syre for løsning av nylonet.

Det gjenværende nettverk av polypropylen ble kjemisk skilt

fra bæreduken. Tomrommene eller hulrommene 2 4 representerer de steder der nylonfibre og bæreduk er fjernet. Fig. 3 viser polypropylen-nettverket isolert.

Fig. 4 viser en filt som er utformet i henhold til oppfinnelsen og formet til et endeløst belte.

Vatten omfatter mellom 75 og 90 vektprosent fibre med

et forholdsvis høyt smeltepunkt og mellom 25 og 10 vektprosent smeltbart materiale med forholdsvis lavt smeltepunkt. Det foretrukne materiale med forholdsvis høyt smeltepunkt er nylon og det foretrukne materiale med forholdsvis lavt smeltepunkt

er polypropylen (med en molekylarvekt på over 50 000) . Dersom polypropylen og nylon er de materialer som brukes til å danne vatten, bør vatten inneholde ca. 90 vektprosent nylonfibre og ca. 10 vektprosent polypropylen.

Et vattlag som er utformet i henhold til oppfinnelsen

kan anvendes som en valsekontaktende vatt såvel som en papir-kontaktende vatt. I dette tilfelle danner vattlaget et beskyttende lag mellom de harde valser av syrefast stål og bæreduken, slik at valsene ikke vil slite ned bærelaget så hurtig som de ville bli nedslitt uten det beskyttende lag.

Oppfinnelsen anskueliggjøres videre av følgende ikke-begrensende eksempel.

EKSEMPEL 1

En flerlags vatt omfattende 90 vektprosent fibre av nylon 66 fra DuPont med et smeltepunkt på 250°C og en molekylarvekt på 18 000, og 10 vektprosent polypropylen ble fremstilt ved luftblanding av nylonfibrene med propylenet. Propylenet var en 3 - 10 denier TROFIL®polypropylenfibre fra Hercules med et smeltepunkt på 165°C og en molykylarvekt på 52 000. En multikjemikalie, vandig emulsjon omfattende 1,64 vektprosent oleinsyre, 0,18 vektprosent polyoksysorbitan-monolaurat, og 0,18 vektprosent etoksylatert fenol, for en total massiv sammenset-ning på 2 vektprosent, ble påført vatten for å smøre og isolere systemet. Vatten ble nålet til en bæreduk for å danne en filt på 3,43 mm tykkelse. Filten ble så behandlet ved 185°C ved en hastighet på 0,9 m/minutt. Etter behandling ble filten strukket til en tykkelse på 2,59 mm og deretter bråkjølt for å fastholde denne tykkelse. Vatten besto av et lag på 440 g/m<2>der nylonfibrene var 15 denier og et topplag på 220 g/m 2 der nylonfibrene var 3 denier. Bæreduken hadde følgende spesifika-sjoner :

10 vevebunn

MD garn 184 TEX ® multifilament nylon 71/10 cm

CDM garn 184 TEX<®>multifilament nylon 79/10 cm

Det skal selvsagt forstås at den ovenfor beskrevne duk bare er et eksempel på filter fremstilt i henhold til oppfinnelsen. Dannelsen av både vatten og bæreduken kan varieres avhengig av anvendelsen. Vatten kan dannes av hvilken som helst kombinasjon av egnede materialer med de nødvendige smeltepunkter. Smeltepunktene til alle vattmaterialene må ligge over papirmaskinens høyest forventede arbeidstemperatur. Smeltepunktet til i det minste ett materiale må være forholdsvis lavt sammenliknet med smeltepunktet til i det minste ett annet materiale. F.eks. kan man benytte to forskjellige typer nylon hvorav den ene har forholdsvis lavere temperatur enn den andre. Vatten kan ha ett eller flere lag, hvorav enkelt-lagene typisk kan inneholde fibre av ca. 3 denier, ca. 15 denier, og ca. 40 - 60 denier, med det første lag nærmest filtens ytre overflate. Størrelsen av polypropylenfibrene eller materialet med det lavere smeltepunkt er ikke kritisk såfremt de frembringer den nødvendige bindingseffekt. Mengden av materiale med lavt smeltepunkt må være tilstrekkelig til at der dannes en kontinuerlig fase over hele filtarealet. Bæreduken kan være en monofilament-bæreduk, en blandet bæreduk eller en flerlagsduk. Den kan være vevet eller ikke-vevet. En vatt som er utformet i henhold til oppfinnelsen kan også anvendes på dukens valseside, som ovenfor forklart.

De forskjellige utføringsformer, betegnelser og henvisnin-ger til et spesielt materiale som her er blitt benyttet er bare anvendt for å beskrive oppfinnelsen og ikke ment som noen begrensning av denne, og det er ikke meningen at noe av ovennevnte skal utelukke noe annet av ovennevnte. Det vil dermed være klart at forskjellige modifikasjoner er mulig innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse i henhold til kravene.

Etter at vi således har beskrevet vår oppfinnelse frem-setter vi følgende krav:

Claims (8)

1. Papirfremstillingsfilt for bruk i en papirmaskin, omfattende : et duk-bærelag som er formet til et belte, og et vattlag med en hoveddel av en diskontinuerlig fase som omfatter fibre med et forholdsvis høyt smeltepunkt, og en mindre del som utgjør en kontinuerlig fase og innbefatter lettsmeltelig materiale, hvilken kontinuerlige fase også danner kanaler for avløp av vann, hvilket lettsmeltelig materiale har et smeltepunkt som er lavere enn smeltepunktet til fibrene

1. den diskontinuerlige fase og høyere enn papirmaskinens høy-este forventede arbeidstemperatur, idet det lettsmeltelige materiale fastsmeltes tii fibrene og til bærelaget.

2. Papirfremstillingsfilt ifølge krav 1, hvor fibrene i den diskontinuerlige fase er nylon.

3. Papirfremstillingsfilt ifølge krav 1, hvor det lettsmeltelige materiale er polypropylen.

4. Papirfremstillingsfilt ifølge krav 1, hvor det lettsmeltelige materiale er nylon.

5. Papirfremstillingsfilt ifølge krav 1, hvor fibrene i den diskontinuerlige fase omfatter ca. 90 vektprosent av vattlaget.

6. Papirfremstillingsfilt ifølge krav 1, hvor duk-bærelaget gjennom hele sin tykkelse er impregnert av det lettsmeltelige materiale.

7. Fremgangsmåte for fremstilling av en papirfremstillingsfilt for bruk i en papirmaskin omfattende følgende trinn: tildanning av et bærelag av en duk, tildanning av et vattlag under anvendelse av en hoveddel av fibre med forholdsvis høyt smeltepunkt kombinert med en mindre del av lettsmeltelig materiale med forholdsvis lavt smeltepunkt, der det forholdsvis lave smeltepunkt er høyere enn den høyest forventede arbeidstemperatur i papirmaskinen, idet det lettsmeltelige materiale foreligger i tilstrekkelig mengde til å danne en kontinuerlig fase, sammenføyning av vattlaget til bærelaget, oppvarming av nevnte sammenfø yde lag til en temperatur under fibrenes smeltepunkt og over smeltepunktet til det lettsmeltelige materiale, idet det lettsmeltelige materiale fastsmeltes til seg selv, og fastsmeltes til fibrene og til bærelaget, for derved å frembringe et vattlag. med en smeltet kontinuerlig fase og en diskontinuerlig fiberfase, hvilken smeltede kontinuerlige fase også danner kanaler for avløp av vann, og forming av filten til et belte.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor det lettsmeltelige materiale er i form av fibre.