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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
allgemein die Papierherstellung und im Spezielleren Papiermaschinensiebe,
die in der Papierherstellung Verwendung finden.
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Hintergrund
der Erfindung
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Beim herkömmlichen Langmaschinensiebpapierherstellungsverfahren
wird eine wässrige
Masse oder eine Suspension von Zellulosefasern (bekannt als „Papierbrei") oben auf den oberen
Lauf eines Endlosbands aus Drahtgeflecht und/oder synthetischem
Material aufgetragen, das zwischen zwei oder mehr Walzen hindurchläuft. Das
Band, das oftmals als „Formiergewebe,
Siebgewebe oder Papiermaschinensieb" bezeichnet wird, stellt eine Papierherstellungsfläche auf
der Oberseite seines oberen Laufs bereit, welche als Filter wirkt,
um die Zellulosefasern des Papierbreis vom wässrigen Medium zu trennen,
wodurch eine nasse Papierbahn gebildet wird. Das wässrigen
Medium läuft
durch Schwerkraft oder ein an der Unterseite der oberen Strecke
(d. h. der „Maschinenseite") des Siebs befindliches
Vakuum durch Maschenöffnungen
des Siebgewebes, die als Entwässerungsöffnungen
bekannt sind, ab:
Nach dem Verlassen der Egoutteurpartie wird
die Papierbahn einer Pressenpartie der Papiermaschine zugeführt, wo
es die Walzenspalte eines Paars oder mehrerer Paare von Presswalzen
durchläuft,
die mit einem anderen Gewebe bedeckt sind, das typischerweise als „Pressfilz" bezeichnet wird.
Der Druck von den Walzen entfernt zusätzliche Feuch tigkeit aus der Bahn;
der Feuchtigkeitsentzug wird oftmals noch durch das Vorhandensein
einer „Watteschicht" des Pressfilzes
verstärkt.
Dann wird das Papier zu weiterem Feuchtigkeitsentzug zu einer Trockenpartie
befördert.
Nach dem Trocknen ist das Papier zur Weiterverarbeitung und Verpackung
bereit.
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Typischerweise werden Papiermaschinensiebgewebe
durch ein oder zwei grundlegende Webtechniken als Endlosbänder hergestellt.
Bei der ersten dieser Techniken werden die Siebe durch ein Flachwebverfahren
flachgewebt, wobei ihre Enden mit einem von zahlreichen hinlänglich bekannten Verbindungsverfahren
wie Auftrennen und neu Verweben der Enden (allgemein als Verspleißen bekannt)
oder Aufnähen
einer vernähbaren
Klappe oder eines speziellen Umschlags an jedem Ende und dann erneutes
Verweben von diesen zu vernähbaren Schlingen,
miteinander verbunden werden, um ein Endlosband zu bilden. Bei einem
flachgewebten Papiermaschinensieb erstrecken sich die Kettfäden in der
Maschinenrichtung und die Schussfäden erstrecken in der Maschinenquerrichtung.
Bei der zweiten Technik werden die Siebe mit einem Endloswebverfahren
direkt zu einem Endlosband verwebt. Im Endloswebverfahren erstrecken
sich die Kettfäden
in der Maschinenquerrichtung und die Schussfäden erstrecken sich in der
Maschinenrichtung. So wie sie hier verwendet werden, beziehen sich
die Begriffe „Maschinenrichtung" (MD) und „Maschinenquerrichtung"(CMD) auf eine Richtung,
die mit der Laufrichtung des Papiermaschinensiebs auf der Papiermaschine
ausgerichtet ist bzw. auf eine Richtung, die parallel zur Sieboberfläche und
quer zur Laufrichtung ist. Beide vorstehend beschriebenen Webverfahren sind
im Stande der Technik hinlänglich
bekannt, und der Begriff „Endlosband", wie er hier verwendet
wird, bezieht sich auf Bänder,
die mit einem der beiden Verfahren hergestellt werden.
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Effizienter Papierbahn- und Faserhalt
und ein Nichtvorhandensein von Siebabdruck sind wichtige Überlegungen
bei der Papierherstellung, insbesondere für die Siebpartie der Papiermaschine,
wo die nasse Bahn zuerst ausgebildet wird. Ein Siebabdruck ist bei
der Herstellung feiner Papierqualitäten besonders problematisch,
da er eine Menge von Papiereigenschaften Bogenmarkierung, Porosität, Durchsichtigkeit
und Nadelstichporen beeinträchtigt. Siebabdruck
ist das Ergebnis davon, dass einzelne Zellulosefasern in der Papierbahn
so ausgerichtet sind, dass ihre Enden in Spalten zwischen den einzelnen
Fäden oder
Fäden des
Siebgewebes sitzen. Diesem Problem wird im Allgemeinen dadurch entgegengetreten,
dass eine durchlässige
Gewebestruktur mit einer koplanaren Oberfläche vorgesehen wird, die Papierfasern
benachbarte Fäden
des Gewebes überbrücken lässt, anstatt
die Spalten zwischen Fäden
zu durchdringen. Wie es hier verwendet wird, bedeutet „koplanar", dass die oberen
Enden der Fäden, die
die Papierherstellungsoberfläche
darstellen, im Wesentlichen dieselbe Erhebung haben, derart, dass auf
dieser Höhe
eine im Wesentlichen „plane" Oberfläche vorhanden
ist. So wurden dementsprechend feinere Papierqualitäten, die
zum Gebrauch bei Qualitätsdruck,
Karbondruck, Zigaretten, elektrischen Kondensatoren und ähnlichen
Qualitäten
feinen Papiers gedacht sind, bisher üblicherweise auf sehr fein gewobenen
oder feines Papiermaschinensieb ausbildenden Geweben hergestellt.
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Bedauerlicherweise sind solche fein
gewebten Siebgewebe oftmals empfindlich und mangeln an Formstabilität entweder
in Maschinenrichtung oder in Maschinenquerrichtung oder auch in
beiden Richtungen (insbesondere während des Betriebs), was für das Gewebe
zu einer kurzen Lebensdauer führt. Dazu
kommt, dass eine feine Bindung die Entwässerungseigenschaften des Gewebes
nachteilig beeinflussen kann und es dadurch als Siebgewebe ungeeigneter
macht.
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Um diese mit feinen Bindungen zusammenhängenden
Probleme zu bekämpfen,
wurden zur Erleichterung der Papierbildung mehrlagige Siebgewebe
mit feinmaschigen Fäden
auf der Papierherstellungsoberfläche,
und zur Bereitstellung von Stärke und
Haltbarkeit mit grobmaschigeren Fäden auf der Maschinenkontaktseite
entwickelt. Beispielsweise wurden Gewebe mit einer feinmaschigen
Gewebeschicht, einer anderen, grobmaschigeren Gewebeschicht und
Heftfäden
entworfen, die die Schichten miteinander verbinden. Diese als „Dreifachschicht"-Gewebe bekannten Gewebe sind in dem
an Osterberg erteilten U.S. Patent Nr. 4,501,303, dem an Vohringer
erteilten U.S. Patent Nr. 5,152,326 und dem an Ward erteilten U.S.
Patent Nr. 5,437,315 dargestellt.
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Obwohl diese Gewebe ihre Aufgaben
erfolgreich erfüllt
haben, sind sie mit einigen Nachteilen behaftet, die mit der Einbeziehung
der Heftfäden
zusammenhängen.
Bei einem typischen Dreischicht-Siebgewebe wird ein oder werden
mehrere Heftfäden
zwischen einigen der Maschinenquerrichtungsfäden der oberen und unteren
Schichten positioniert und mit den oberen und unteren Maschinenrichtungsfäden verwebt.
Bei einer solchen Auslegung bilden Bereiche der Heftfäden einen
Teil der Papierherstellungsoberfläche des Gewebes. Als Ergebnis kann
das Erscheinungsbild von Papier, das mit dem Gewebe gebildet wird,
durch das Vorhandensein der Heftfäden beeinträchtigt sein (manchmal auf nachteilige
Weise).
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Zusätzlich stellte sich heraus,
dass Dreischicht-Gewebe Probleme mit dem Verschleiß der Zwischenschicht
haben. Da das Gewebe auf einer Papiermaschine eingesetzt wird, neigen
die unteren und oberen Lagen dazu, sich aufgrund des Drucks, mit
dem das Gewebe durch die Walzen beaufschlagt wird, in Bezug aufeinander
zu verschieben, sowohl in als auch quer zur Maschinenrichtung. Dieser
Effekt ist auf Papiermaschinen wie den sogenannten „High-Wrap"-Maschinen noch verstärkt, die
viele Walzen umfassen, wovon einige die obere Gewebeschicht berühren. Diese
Verschiebung kann dazu führen,
dass das Gewebe verschleißt
und in der Dicke abnimmt, was die Entwässerung des Gewebes und dementsprechend
seine Eignung bei der Papierherstellung nachteilig beeinflussen
kann. In vielen Fällen
ist es dieser Zwischenschichtverschleiß und nicht der Verschleiß der maschinenseitigen
Oberfläche
des Gewebes an der Papiermaschine, der die Langlebigkeit des Gewebes
bestimmt.
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Da darüber hinaus die Heftfäden eines
Dreischicht-Gewebes ein anderes Bindungsbild als die oberen Maschinenquerrichtungsfäden haben (d.
h., sie sind auch mit den unteren Maschinenquerrichtungsfäden verwebt,
wohingegen es die oberen Maschinenquerrichtungsfäden nicht sind), können Spannungsunterschiede
zwischen den Heftfäden und
den oberen Maschinenquerrichtungsfäden bestehen. Diese Unterschiede
können
dazu führen, dass
sich das Gewebe verzieht, was wiederum die Qualität des mit
dem Gewebe hergestellten Papiers reduzieren kann.
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Auch sollten die Heftfäden eines
Dreischicht-Gewebes stark und haltbar genug sein, um die oberen
und unteren Schichten zu verbinden und Verschleiß- und Abnutzungsbedingungen
zu widerstehen, denen die untere Schicht unterliegt, wenn sie in
Kontakt mit der Papiermaschine ist, und sollten doch fein genug
sein, um Hochqualitätspapier
herzustellen. Dieses Gleichgewicht zu treffen kann ziemlich schwierig
sein.
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Die Druckschrift US-A-5,152,326 bezieht sich
auf ein Verbundpapiermaschinensieb, in dem zwei Schichten so miteinander
verbunden sind, dass eine relative Bewegung zwischen den Schichten
vollkommen oder in einem hohen Maße ausgeschlossen ist, während das
obere Gewebe daran gehindert wird, einen Abdruck auf dem Papier
zu verursachen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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In Anbetracht des Vorstehenden ist
es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Mehrschicht-Siebgewebeaufbau
mit geringem Verziehen in der oberen Gewebeschicht bereitzustellen.
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Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Mehrschicht-Siebgewebeaufbau bereitzustellen, der ein Hochqualitätspapier
hervorbringt.
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Es ist noch eine andere Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, einen Mehrschicht-Siebgewebeaufbau bereitzustellen,
der die oberen und unteren Schichten in einem fest verbundenen Zustand
aufrechterhält.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Mehrschicht-Siebgewebeaufbau bereitzustellen, der das Problem
des Zwischenschichtverschleißes
behandelt.
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Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden
durch die vorliegende Erfindung erfüllt.
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Die vorliegende Erfindung ist durch
die Ansprüche
1 bis 6 definiert und bezieht sich auf ein Papiermaschinensieb und
ein Verfahren zu dessen Herstellung. Das Papiermaschinensieb der
Ansprüche
1 bis 5 umfasst obere Maschinenrichtungsfäden, obere Maschinenquerrichtungsfäden, untere
Maschinenrichtungsfäden,
untere Maschinenquerrichtungsfäden,
und Sätze
von ersten und zweiten Heftfäden, wobei
das Sieb in einer Vielzahl von sich wiederholenden Einheiten gebildet
ist, wobei jede der sich wiederholenden Einheiten umfasst: einen
Satz von oberen Maschinenrichtungsfäden; einen Satz von oberen
Maschinenquerrichtungsfäden,
die mit dem Satz von oberen Maschinenrichtungsfäden verwebt sind; einen Satz
von unteren Maschinenrichtungsfäden; einen
Satz von unteren Maschinenquerrichtungsfäden, die mit dem Satz von unteren
Maschinenrichtungsfäden
verwebt sind; wobei Paare von ersten und zweiten Heftfäden zwischen
Paaren von benachbarten oberen Maschinenquerrichtungsfäden positioniert
sind, wobei die ersten und zweiten Heftfäden jedes Paars mit den oberen
und unteren Maschinenrichtungsfäden
verwebt sind, so dass, während
ein Faserstützbereich
des ersten Heftfadens mit den oberen Maschinenrichtungsfäden verwebt
wird, ein Bindungsbereich des zweiten Heftfadens unter den oberen
Maschinenrichtungsfäden
positioniert wird, und so dass, während ein Faserstützbereich
des zweiten Heftfadens mit den oberen Maschinenrichtungsfäden verwebt
wird, ein Bindungsbereich des ersten Heftfadens unter den oberen
Maschinenrichtungsfäden
positioniert wird, und so dass die ersten und zweiten Heftfäden einander
kreuzen, während sie
unter einem oberen Maschinenrichtungs-Übergangsfaden durchlaufen,
und so dass jeder der Bindungsbereiche der ersten und zweiten Heftfäden unter
mindestens einem der unteren Maschinenrichtungsfäden durchläuft; wobei jeder der ersten
Heftfäden über eine
erste Anzahl von oberen Maschinenrichtungsfäden läuft, und jeder der zweiten
Heftfäden über eine
zweite Anzahl von oberen Maschinenrichtungsfäden läuft. In dem Sieb der Ansprüche 1 bis
5 ist ein Paar von ersten und zweiten Heftfäden zwischen jedem Paar von
benachbarten oberen Maschinenquerrichtungsfäden positioniert; die erste
Anzahl ist von der zweiten Anzahl verschieden; und mindestens einige
der oberen Maschinenquerrichtungsfäden sind entweder zwei ersten
Heftfäden
oder zwei zweiten Heftfäden
unmittelbar benachbart.
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Das Verfahren zum Herstellen von
Papier nach Anspruch 6 umfasst die folgenden Schritte: (a) Vorsehen
eines Papiermaschinensiebs nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
5; (b) Aufbringen von Papierbrei auf das Papiermaschinensieb; und
(c) Entfernen von Feuchtigkeit aus dem Papierbrei.
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In einer dargestellten Ausführungsform
des Siebs sind die Heftfäden
mit den oberen Maschinenrichtungsfäden und Maschinenquerrichtungsfäden so verwebt,
dass sie eine Papierherstellungsfläche in Leinwandbindung bilden.
In dieser Ausführungsform wendet
sich die Einbindung der Heftfäden
in die Papierherstellungsfläche
des Siebs vielen der Probleme zu, die mit den Dreischicht-Siebgeweben
aus dem Stand der Technik verbunden sind, wie Verziehen der Papierherstellungsfläche und
unangemessene Bindung der oberen und unteren Schicht.
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Kurze Beschreibung
der Figuren
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1A ist
eine Draufsicht einer Ausführungsform
eines 20-Harnisch-Mehrschicht-Siebgewebes
der vorliegenden Erfindung mit einer Oberfläche in Leinwandbindung.
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1B ist
eine Draufsicht auf die untere Schicht des Siebgewebes von 1.
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Die 2A bis 2J sind Schnittansichten
der Heftfäden
des Siebgewebes der 1A und 1B.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die vorliegende Erfindung wird im
Folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben.
Die Erfindung soll nicht auf die dargestellten Ausführungsformen
beschränkt
sein; vielmehr sollen diese Ausführungsformen
dem Fachmann die Erfindung ganz und vollständig offenbaren.
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Ein 20-Harnisch-Mehrschicht-Siebgewebe, das
allgemein bei 20 angegeben ist, ist in den 1A und 1B dargestellt,
in denen eine einzelne Rapporteinheit des Siebgewebes gezeigt ist.
Wie in 1A zu sehen ist,
umfasst die Rapporteinheit des Siebgewebes 20 eine obere
Schicht mit zehn oberen Maschinenrichtungsfäden 21–30 und
zehn oberen Maschinenquerrichtungsfäden 31–40.
Diese sind derart miteinander verwebt, dass jeder obere Maschinenquerrichtungsfaden
abwechselnd über
und unter oberen Maschinenrichtungsfäden durchläuft, wobei jeder obere Maschinenquerrichtungsfaden über und
unter denselben oberen Maschinenrichtungsfäden durchläuft. Beispielsweise läuft der
obere Maschinenquerrichtungsfaden 31 unter dem oberen Maschinenrichtungsfaden 21, über dem
oberen Maschinenrichtungsfaden 22, unter dem oberen Maschinenrichtungsfaden 23, über dem
oberen Maschinenrichtungsfaden 24 usw. durch, bis er über den oberen
Maschinenrichtungsfaden 30 läuft. Ähnlich läuft der obere Maschinenquerrichtungsfaden 32 unter
dem oberen Maschinenrichtungsfaden 21, über dem oberen Maschinenrichtungsfaden 22,
unter dem oberen Maschinenrichtungsfaden 23, über dem
oberen Maschinenrichtungsfaden 24 usw. durch, bis er über den
oberen Maschinenrichtungsfaden 30 läuft. Nunmehr mit Bezug auf 1B ist eine Rapporteinheit
der unteren Schicht des Siebgewebes gezeigt. Die Rapporteinheit
umfasst zehn untere Maschinenrichtungsfäden 41–50,
die mit zehn unteren Maschi nenquerrichtungsfäden 51–60 verwebt
sind. Die unteren Maschinenrichtungsfäden 41–50 sind
mit den unteren Maschinenquerrichtungsfäden 51–60 in
einem 1 × 4-Twillmuster
verwebt, wobei jeder untere Maschinenquerrichtungsfaden über einem
unteren Maschinenrichtungsfaden, unter vier unteren Maschinenrichtungsfäden, über einem
unteren Maschinenrichtungsfaden und unter vier unteren Maschinenrichtungsfäden durchläuft. Beispielsweise
läuft der
untere Maschinenquerrichtungsfaden 51 über dem unteren Maschinenrichtungsfaden 41,
unter den unteren Maschinenrichtungsfäden 42–45, über dem unteren
Maschinenrichtungsfaden 46 und unter den unteren Maschinenrichtungsfäden 47 bis 50 durch. Die
anderen unteren Maschinenquerrichtungsfäden verfolgen eine ähnliche „überl/unter4" Webfolge, jeder
davon ist aber von seinen nächsten
unteren Maschinenquerrichtungsfadennachbarn um zwei untere Maschinenrichtungsfäden versetzt.
Folglich läuft der
untere Maschinenquerrichtungsfaden 52 unter den unteren
Maschinenrichtungsfäden 41 und 42, über dem
unteren Maschinenrichtungsfaden 43, unter den unteren Maschinenrichtungsfäden 44 bis 47, über dem
unteren Maschinenrichtungsfaden 48 und unter den unteren
Maschinenrichtungsfäden 49 und 50 durch.
Somit ist die kleine „Erhebung", die vom unteren
Maschinenrichtungsfaden 43 gebildet wird, wenn er unter
dem unteren Maschinenquerrichtungsfaden 52 durchläuft, von
der kleinen „Erhebung", die vom unteren
Maschinenrichtungsfaden 41 gebildet wird, wenn er über dem
unteren Maschinenquerrichtungsfaden 51 durchläuft, um
zwei untere Maschinenrichtungsfäden
versetzt.
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Die obere Schicht (die von den oberen
Maschinenrichtungsfäden
und den oberen Maschinenquerrichtungsfäden gebildet wird) und die
untere Schicht (die von den unteren Maschinenrichtungsfäden und
den unteren Maschinenquerrichtungsfäden gebildet wird) werden mit
zwanzig Heftfäden
zusammengeheftet, die hier als Paare 61a, 61b bis 70a, 70b bezeichnet
werden. Die Heftfäden
sind paarweise zwischen benachbarten Maschinenquerrichtungsfäden positioniert.
Beispielsweise sind die Heftfäden 61a und 61b zwischen
den oberen Maschinenquerrichtungsfäden 31 und 32 und
zwischen den oberen Maschinenquerrichtungsfäden 51 und 52 positioniert. Die
Heftfäden
werden mit den oberen Maschinenrichtungsfäden und den unteren Maschinenrichtungsfäden verwebt,
um die obere mit der unteren Siebgewebeschicht zu verbinden.
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Wie in den 2A bis 2J zu
sehen ist, sind entsprechende Paare von Heftfäden mit den oberen Maschinenrichtungsfäden und
den unteren Maschinenrichtungsfäden
in folgendem Muster verwebt. Jeder der Heftfäden der Rapporteinheit kann
in zwei Bereiche unterteilt werden:
einen Faserstützbereich,
der mit den oberen Maschinenrichtungsfäden verwebt ist, und einen
Bindungsbereich, der mit einem unteren Maschinenrichtungsfaden verwebt
ist. Diese sind bei oberen Maschinenrichtungs-„Übergangsfäden" getrennt, unter welchen ein Heftfaden
eines Paars den anderen Heftfaden des Paars kreuzt. Die Heftfäden jedes
Paars sind in Bezug aufeinander derart verwebt, dass der Faserstützbereich
eines Fadens des Paars über
dem Bindungsbereich des anderen Fadens des Paars positioniert ist.
Der Faserstützbereich
des Heftfadens jedes Paars, der mit einem „a" bezeichnet ist (z. B. 61a, 62a, 63a),
ist abwechselnd mit fünf
oberen Maschinenrichtungsfäden
(die abwechselnd über
drei oberen Maschinenrichtungsfäden
und unter zwei Maschinenrichtungsfäden durchlaufen) verwebt, und der
andere Heftfaden des Paars (diejenigen, die mit einem „b" bezeichnet sind),
läuft über zwei
oberen Maschinenrichtungsfäden
durch, während
er unter einem oberen Maschinenrichtungsfaden durchläuft, der
zwischen diesen beiden Maschinenrichtungsfäden positioniert ist. In seinem
Faserstützbereich
läuft jeder
Heftfaden über
oberen Maschinenrichtungsfäden,
unter denen die oberen Maschinenquerrichtungsfäden durchlaufen, und läuft unter
oberen Maschinenrichtungsfäden,
unter denen jeder obere Maschinenquerrichtungsfaden durchläuft. Auf
diese Weise bilden die Heftfäden
und die oberen Maschinenquerrichtungsfäden ein Muster in Leinwandbindung
mit den oberen Maschinenrichtungsfäden (siehe 1A). In seinem Bindungsbereich läuft jeder Heftfaden
derart unter einem unteren Maschinenrichtungsfaden in der Rapporteinheit
durch, dass durch das Paar von Heftfäden auf der Unterseite des
Siebgewebes 20 (siehe 1B)
ein „über4/unter1"-Muster entsteht.
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Das Webmuster der Heftfäden ist
in 2D beispielhaft dargestellt,
welche Heftfäden 64a, 64b zeigt,
die mit oberen und unteren Maschinenrichtungsfäden verwebt sind. In seinem
Bindungsbereich läuft
der Heftfaden 64a über
den oberen Maschinenrichtungsfäden 21, 23 und 2S und
unter den oberen Maschinenrichtungsfäden 22 und 24 durch.
Dann läuft
er unter dem oberen Maschinenrichtungs-Übergangsfaden 26 und über dem
unteren Maschinenrichtungsfaden 46 durch. In seinem Bindungsbereich läuft der
Heftfaden 64a unter den oberen Maschinenrichtungsfäden 27 bis 29 durch,
während
er über
den unteren Maschinenrichtungsfäden 47 und 49 und
unter dem unteren Maschinenrichtungsfaden 48 durchläuft, um
die untere Schicht des Siebgewebes 20 zu heften. Dann läuft der
Heftfaden 64a zwischen dem oberen Maschinenrichtungs-Übergangsfaden 30 und dem
unteren Maschinenrichtungsfaden 50 durch. 2D stellt auch dar, dass der Heftfaden 64b derart verwebt
ist, dass sein Bindungsbereich sich unter demjenigen des Heftfadens 64a befindet;
der Heftfaden 64b läuft
unter den oberen Maschinenrichtungsfäden 21 bis 25 durch,
während
er über
den unteren Maschinenrichtungsfäden 41, 42, 44, 45 und
unter dem unteren Maschinenrichtungsfaden 43 durchläuft. In
seinem Faserstützbereich
läuft der
Heftfaden 64b über
dem oberen Maschinenrichtungsfaden 27, unter dem oberen
Maschinenrichtungsfaden 28 und über dem oberen Maschinenrichtungsfaden 29 durch.
Im Ergebnis verbinden sich die Faserstützbereiche der Heftfäden 64a, 64b,
um das „über1/unter1" Muster einer Leinwandbindung
auf der oberen Schicht zu bilden, und die Bindungsbereiche der Heftfäden 64a, 64b verbinden
sich, um das vorstehend beschriebene „unter4/unter1"-Muster zu bilden.
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Wie in den 2A bis 2C und
den 2E bis 2J zu sehen ist (welche die
Verwebmuster der anderen Heftfadenpaare mit den oberen und unteren Maschinenrichtungsfäden darstellen)
wird dasselbe Muster, wie es vorstehend bei den Heftfäden 64a, 64b in
Bezug aufeinander beschrieben wurde, von den anderen Heftfadenpaaren
verfolgt.
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Mit Rückbezug auf die 1A und 1B sind Paare von Heftfäden, die
angrenzend an und auf entgegengesetzten Seiten eines oberen oder
unteren Maschinenquerrichtungsfadens positioniert sind, derart mit
den oberen oder unteren Maschinenrichtungsfäden verwebt, dass ein Versatz
von zwei Maschinenrichtungsfäden
zwischen solchen Heftfadenpaaren besteht. Beispielsweise läuft der
Heftfaden 61a über
den oberen Maschinenrichtungsfäden 25, 27 und 29 und
unter dem unteren Maschinenrichtungsfaden 42 durch. Der
Heftfaden 62a läuft über den oberen
Maschinenrichtungsfäden 27, 29 und 21 (wobei
der obere Maschinenrichtungsfaden 21 eine Fortsetzung des
Musters auf der entgegengesetzten Seite ist) und unter dem unteren
Maschinenrichtungsfaden 44 durch. Somit ist der Heftfaden 61a um
zwei obere und untere Maschinenrichtungsfäden vom Heftfaden 62a versetzt.
Derselbe Versatz um zwei Maschinenrichtungsfäden wird für das Verweben der anderen
Heftfäden
verfolgt.
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In den 1A und 1B kann auch gesehen werden,
dass die Heftfäden
mit den oberen und unteren Maschinenrichtungsfäden als „umgekehrte Einschüsse" verwebt sind. Dieser
Begriff wird durch genaue Betrachtung der Heftfadenpaare 61a, 61b, 62a, 62b, 63a, 63b verständlich.
Wie in den 1A und 2A gezeigt ist, ist der Heftfaden 61a näher am oberen Maschinenquerrichtungsfaden 32 positioniert
als der Heftfaden 61b. Wie in den 1A und 2B zu
sehen ist, ist auf der anderen Seite des oberen Maschinenquerrichtungsfadens 32 der
Heftfaden 62a näher
am oberen Maschinenquerrichtungsfaden 32 positioniert als
der Heftfaden 62b. Im Ergebnis sind die Faserstützbereiche
der Heftfäden 61a, 62a näher am oberen
Maschinenquerrichtungsfaden 32 positioniert als die Faserstützbereiche
der Heftfäden 61b, 62b.
Diese relative Nähe
zum oberen Maschinenquerrichtungsfaden 32 zwischen benachbarten
Heftfadenpaaren ist bei den Heftfadenpaaren 62a, 62b und 63a, 63b umgekehrt.
Wie in den 1A, 2B und 2C zu sehen ist, sind die Heftfäden 62b und 63b näher am oberen
Maschinenquerrichtungs faden 33 positioniert als die Heftfäden 62a, 63a,
wieder mit dem Ergebnis, dass die Faserstützbereiche der näheren Heftfäden auch
näher am
oberen Maschinenquerrichtungsfaden 33 positioniert sind.
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Man fand heraus, dass diese Konfiguration der „umgekehrten
Einschüsse" besonders wirksam beim
Maskieren des Vorhandenseins von Heftfäden in der Oberfläche des
Gewebes ist. Wenn ein Übergangsfaden über den
Heftfäden
eines Paars durchläuft
und eine kleine Oberflächenerhebung
bildet, bekommt diese Erhebung an dieser Stelle tendenziell weniger
nach oben gerichteten Halt von den Heftfäden als an anderen Stellen
auf dem oberen Maschinenrichtungsfaden, wo er über einem Heftfaden oder einem
oberen Maschinenquerrichtungsfaden durchläuft. Im Ergebnis ist diese
kleine Erhebung tendenziell etwas niedriger positioniert als die
anderen oberen Maschinenrichtungserhebungen. Wie in 1A zu sehen ist, bilden die oberen Maschinenrichtungserhebungen
von Übergangsfäden eine
diagonale Linie; da die Erhebungen dieser Diagonale alle etwas niedriger
positioniert sein können
als die übrigen
Maschinenrichtungserhebungen, kann Papier, das auf einem solchen
Siebgewebe ausgebildet wird, diese Bindungsbild aufweisen, was wiederum
darauf aufgedruckte Bilder beeinträchtigen kann. Indem die Heftfäden als
umgekehrte Einschüsse
eingebaut werden, wie es beim Siebgewebe 20 dargestellt
ist, ist die Diagonale, die von den oberen Maschinenrichtungs-Übergangserhebungen
gebildet wird, jedoch etwas gestört
und weniger deutlich ausgeprägt.
Als solches hat Papier, das auf dem Siebgewebe 20 ausgebildet
wird, ein weniger deutliches, von diesen kleinen Erhebungen herrührendes
Muster, und das Drucken auf dem Papier ist verbessert.
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Dem Fachmann wird klar sein, dass
die vorstehend beschriebene Konfiguration der „umgekehrten Einschüsse" in dem Siebgewebe
durch Einweben der Heftfäden
in die oberen und unteren Maschinenrichtungsfäden entsteht, so dass ein „a"-Heftfaden unmittelbar
auf das Verweben von oberen und unteren Maschinenquerrichtungsfäden folgt
(gefolgt von einem „b"-Heftfaden), dann
ein „b"-Heftfaden unmittelbar
auf den nächsten
Satz von oberen und unteren Maschinenquerrichtungsfäden folgt
(gefolgt von einem „a"-Heftfaden. Dieses
Muster in Leinwandbindung kann während
des gesamten Webvorgangs wiederholt werden. Obwohl alle Heftfadenpaare
vorzugsweise diesem Muster folgen (d. h., dass 50 Prozent der Heftfadenpaare „umgekehrt" sein können), kann
auch ein gewisser Nutzen erzielt werden, wenn nur ein geringerer
Prozentanteil (zum Beispiel 25, 33 oder 40 Prozent) der Heftfadenpaare
umgekehrt werden.
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Der Fachmann wird erkennen, dass,
obwohl das Siebgewebe in Leinwandbindung, das hier ausführlich erklärt und beschrieben
wurde, bevorzugt ist, auch andere Gewebebindungen wie andere Twill-Bindungen
und Satin, die Heftfadenpaare verwenden, die in die Papierherstellungsfläche eines Siebgewebes
mit den oberen Maschinenquerrichtungsfäden eingebaut werden, auch
hergestellt werden können.
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Obwohl die dargestellten Gewebe gleiche Anzahlen
von oberen und unteren Maschinenrichtungsfäden und Maschinenquerrichtungsfäden aufweisen,
muss das für
die vorliegende Erfindung nicht unbedingt der Fall sein; es können auch
andere Verhältnisse
eingesetzt werden, wie beispielsweise zwei obere Maschinenquerrichtungsfäden für jeden
unteren Maschinenquerrichtungsfaden.
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Die Konfigurationen der einzelnen
Fäden, die
in den Geweben der vorliegenden Erfindung Verwendung finden, können je
nach den gewünschten Eigenschaften
des fertigen Papiermaschinensiebs variieren. Beispielsweise können die
Fäden mehrfädige Garne
sein, einfädige
Garne, einfädige
oder mehrfädige
Zwirngarne, gesponnene Garne oder irgendeine Kombination davon.
Auch können
die Materialien, die die im Gewebe der vorliegenden Erfindung verwendeten
Fäden umfassen,
diejenigen sein, die für
gewöhnlich
beim Papiermaschinensieb verwendet werden. Beispielsweise können die
Fäden aus
Baumwolle, Wolle, Polypropylen, Polyester, Aramid, Nylon oder dergleichen
gebildet sein. Der Fachmann sollte ein Garnmaterial auswählen, das
der besonderen Anwendung des endgültigen Gewebes entspricht.
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Was die Fadenabmessungen anbelangt, wird
die besondere Größe der Fäden üblicherweise von
der Größe und Ausdehnung
der Papierherstellungsoberfläche
bestimmt. Im Allgemeinen beträgt der
Durchmesser der oberen Maschinenquerrichtungsfäden ungefähr 25 bis 75 Prozent des Durchmessers
der unteren Maschinenquerrichtungsfäden, und der Durchmesser der
oberen Maschinenrichtungsfäden
ist in etwa gleich oder kleiner als der Durchmesser der oberen Maschinenquerrichtungsfäden. Bei
einem typischen Gewebe beträgt
der Durchmesser der oberen Maschinenquerrichtungsfäden zwischen
ca. 0,11 und 0,17 mm, der Durchmesser der oberen Maschinenrichtungsfäden beträgt zwischen
ca. 0,11 und 0,15 mm, der Durchmesser der unteren Maschinenquerrichtungsfäden beträgt zwischen
ca. 0,20 und 0,40 mm, und der Durchmesser der unteren Maschinenrichtungsfäden beträgt zwischen
ca. 0,17 und 0,25 mm. Der Durchmesser der Heftfäden beträgt typischerweise zwischen
ca. 0,11 und 0,17 mm.
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Die Garne können auch vorteilhafterweise
im Elastizitätsmodul
variieren. Beispielsweise können Heftfäden, die
mit weniger oberen Maschinenrichtungsfäden verwebt sind als ihr Partnerheftfaden
(wie die „b"-Garne des Gewebes 20),
einen höheren
Elastizitätsmodul
haben (typischerweise zwischen ca. 10 und 50 Prozent höher) als
ihr Partnerheftfaden.
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Wie die vorstehende Diskussion zeigt,
sprechen die Gewebe der vorliegenden Erfindung die Probleme an,
die mit den Dreischicht-Siebgeweben aus dem Stand der Technik auftreten.
Die Gewebe der vorliegenden Erfindung bauen die Heftfäden in die
Oberfläche
des Gewebes, sei es nun eine Leinwandbindung, ein Twill-, Satin-
oder ein anderes Muster, ein und vermeiden damit die Beeinträchtigung
der Papierherstellungsoberfläche,
die mit der Einbeziehung von Heftfäden einhergehen kann, die weniger
von der Papierherstellungsoberfläche
einnehmen. Die den Heftfäden
zuzuschreibende Integration des Gewebes reduziert auch zu einem
Großteil
den Zwischenschichtverschleiß (wenn
sie ihn nicht zur Gänze
ausschaltet). Da die Heftfäden
zusätzlich
einen so großen
Teil der Papierherstellungsoberfläche einnehmen, sind die Unterschiede
in der Spannung zwischen den oberen Maschinenquerrichtungsfäden und
den Heftfäden,
die die Papierherstellungsoberfläche
anderer Gewebe verziehen können, bei
den Geweben der vorliegenden Erfindung weniger kritisch. Die Dichte
der Heftfäden
stellt auch eine festere und zuverlässigere Bindung der oberen
und unteren Gewebeschichten bereit, welche der Designer mit einer
breiteren Palette an Garnauswahlen als Gleichgewicht zwischen Papierausbildungseigenschaften
und Lebensdauer und Verschleiß vorsehen kann.