SE429769B - Arkaggregat och sett att tillverka detsamma - Google Patents

Description

8002483-9 möjligt avlägsnas i pressektionen, varigenom uppvärmningskost~ naderna i torksektionen kan hållas låga. Vid pressningen sam~ manpressas fiberbanan mellan valsar tillsammans med en eller flera pressfiltar och/eller pressviror. Dessa är så beskaffa- de, att det ur fiberbanan pressade vattnet intränger i och delvis genom filten. Pressfilten skall både skydda fiberbanan under pressningen och transportera bort vattnet från fiberba- nan. Det erhållna papperets ytstruktur är starkt beroende av pressningen, som i sin tur är beroende av jämnheten hos press- filten. De flesta pressfiltar består av en basväv med en pånå- lad fibervadd .Fibervadden framställes genom kardning och har i sig en viss ojämnhet, som förstärkes av vid fastnålningen på basväven uppkommande nålränder. För bästa tänkbara papperskva- litet skall pressfiltens mot pappersbanan vända sida vara så jämn och finporig som möjligt, medan baksidan samtidigt skall ha stor kapacitet att leda och borttransportera vattnet. Det har gjorts försök att öka filtens genomsläpplighet och förmåga att absorbera fukt genom att i åtminstone ett fiberskikt åstadkomma ett fuktlagringsutrymme i form av vinkelställda kanaler. Sådana kanaler åstadkommes genom smältning av fiber- materialet. Ehuru denna åtgärd kan ge en förbättrad avvatt- ningsförmåga kvarstår emellertid problematiken med ytstruktu- ren hos en fiberprodukt. Även om den pånålade fibervadden ger den f n bästa och jämnaste fiberstrukturen kvarstår problema- tiken med nålränder och annan ojämnhet i ytstrukturen, vilket påverkar jämnheten i pressningen och ger en icke önskad råhet i pappersytan. En struktur av fibermaterial uppvisar dessutom oregelbundna slumpmässigt belägna hål, som ger strukturen eller pressfilten en okontrollerad porositet, som kan variera i olika delar av filten. Det har gjorts försök att slipa ytan på en fiberstruktur i syfte att förbättra ytjämnheten men slipningen har gett andra olägenheter. Även i torksektionen användes filtar eller viror i syfte att anpressa fiberbanan eller pappersbanan mot uppvärmda cylind- rar. Torkningsgraden och torkningskapaciteten är beroende av 'jämnheten i arkets anliggningstryck mot cylindern och därför har filtens eller virans ytjämnhet en stor betydelse även i torkpartiet. 8002483-9 3 Till grund för föreliggande uppfinning ligger således uppgif- ten att åstadkomma ett arkaggregat, som kan användas som for- meringsvira, pressvira och/eller torkvira, varvid innefattas även pressfilt och torkfilt. Kända formeringsviror uppvisar en yta med knogar, som kommer upp ur den textila strukturen, böjer av och går ned igen. Oavsett hur jämnt dessa knogar än fördelar sig är det önskvärt att framställa och använda ett avvattningsmedel med så slät yta som möjligt. Det är dessutom önskvärt med så jämn porositet som möjligt för uppnående av en jämn avvattning och jämn formering av fiberbanan, då arkaggre- gat tillämpas som formeringsvira.

Kända pressfiltar med finfibrig fibrös struktur har dålig för- måga att motstå dynamisk kompression, vilken uppträder i hög grad i pappersmaskiner, i vilka pressfilten gör flera miljoner varv under hög belastning. Detta leder till en komprimering av pressfilten och en ökad täthet i densamma. Komprimeringen och tätnaden i filten beror även på utarmning i den textila väv- strukturen, som består av ett stort antal varandra korsande mono- och multifilamenttrådar.

Jämnheten i presstrycket har en avgörande roll i papperets ytstruktur och även vid avvattning av arket i pressnypet. Även om en fibrös struktur slipas uppvisar den ändå en viss ojämn- het, som leder till sämre avvattnning och råare ytstruktur hos det färdiga papperet. Ytojämnheten hos filten eller viran ger även större möjlighet till kemiska angrepp, nedsmutning, etc.

Det är således önskvärt att åstadkomma en filt eller vira med en så jämn yta som möjligt.

För uppnående av en så jämn avvattning som möjligt är det vidare önskvärt med en så kontrollerad porositet som möjligt och en så noggrann förutbestämning av placeringen av porerna som möjligt. Med porer avses här fuktledare. I de flesta fib- rösa strukturer med s k nålad filt är det omöjligt att undvika ansamling av fibrerna medelst nålarna, då dessa tränger ned genom vaddskiktet.

Den hittillsvarande tillverkningen av framförallt pressfiltar involverar en lång serie av lågproduktiva, inexakta processer, 8002483-9 t ex vaddtillverkningen, varför det är önskvärt att både redu- cera antalet processer och förbättra exaktheten.

Enligt föreliggande uppfinning löses den.ovan berörda tekniska problematiken och tillgodoses en stor del av de ovan behandla- de önskemålen hos det inledningsvis angivna arkaggregatet genom att ytskiktet innefattar åtminstone en folie, som är belägen i aggregatets yta och är huvudsakligen vätskeogenom- släppande samt har en homogen materialstruktur, att folien är samordnad med en armeringsstruktur, som är genomsläpplig för åtminstone gas, och att sagda kanaler i folien har en huvud- sakligen vertikal sträckning genom folien. Företrädesvis är armeringsstrukturen belägen på den ena sidan av folien och är förbunden med folien i åtminstone området av kanalmynningarna.

Folien har lämpligen porer i materialet mellan kanalerna.

Armeringsstrukturen består företrädesvis av en väv av mono- och/eller multifilamenttrådar. Väven kan vara försedd med ett fiberskikt på åtminstone den mot folien vända sidan. Fibrerna är med fördel nålade på väven.

Sättet att tillverka ett arkaggregat enligt föreliggande upp- finning kännetecknas därav, att en folie, som är huvudsakligen vätskeogenomsläppande och som är homogen och termoplastisk, matas tillsammans med en armeringsstruktur av huvudsakligen termoplastiskt material genom en laserperforator för alstring av diskreta hål i åtminstone folien. Det är lämpligt att modu- lera laserperforatorn för åstadkommande av önskat djup på hålen och önskad form på väggarna i hålen. Matningen av folien och armeringsstrukturen genom laserperforatorn kan varieras för åstadkommande av huvudsakligen diskontinuerliga hålspår.

Ett arkaggregat enligt föreliggande uppfinning får för det första en mycket jämn yta, vilken är vänd mot pappersbanan utan att vattenavrinningsförmågan på den motsatta sidan för- sämras. Genom tillverkningen av arkaggregatet enligt lasertek- nik har det visat sig att det i folien bildas ett stort antal hålrum, som ger arkaggregatet en god elasticitet. Denna kan förbättras ytterligare genom val av lämpligt material i utgångsfolien. Detta material kan med fördel vara ett plastma- terial av polyuretantyp. 8002483-9 5 Förutom utomordentlig ytjämnhet och goda avvattningsegenskaper uppvisar arkaggregatet enligt föreliggande uppfinning dessutom betydligt bättre hållbarhet än kända arkaggregat för samma användning. Arkaggregat eller filtar och viror enligt förelig- gande uppfinning får därför en betydligt längre livslängd.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare under hänvisning till bifogade ritningar.Fig l visar schematiskt en tvärsektion genom ett arkaggregat enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning. Fig 2 visar en schematisk sidovy av en anordning för tillverkning av ett arkaggregat enligt före- liggande uppfinning. Fig 3 visar en vy ovanifrån av anordning- en i fig 2. Fig 4a, 4b och 4c visar schematiska tvärsektioner under tillverkningen av ett hål i ett arkaggregat enligt före- liggande uppfinning. Fig 5-8 visar schematiska tvärsektioner genom en del av arkaggregat med olika hålformer. Fig 9 visar ett fotografi av en tvärsektion liknande den i fig 1, varvid fotografiet är taget i ett elektronmikroskop med ungefär 20 ggrs förstoring. Fig 10 visar ett likadant fotografi som fig 9 men med en förstoring på ungefär 80 ggr. Fig ll visar ett fotografi av ytan på ett arkaggregat enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning, varvid fotografiet är taget med hjälp av ett elektronmikroskop och med cirka 20 ggrs försto- ring. Fig 12 är ett likadant fotografi som fig ll men med cir- ka 280 ggrs förstoring.

Ett arkaggregat enligt en utföringsform av föreliggande upp- finning består såsom framgår närmare i fig 1 av en folie l med genomgående hål eller kanaler 2. På den ena sidan av folien l är anordnad en armeringsstruktur 3, som i den visade utfö- ringsformen består av en vävnad med stapelfibrer. Folien 1 och armeringsstrukturen 3 är fixerade vid varandra. Folien l_är företrädesvis tillverkad av ett lämpligt plastmaterial av företrädesvis termoplastisk typ. Företrädesvis består folien l av polyuretanplast.En sådan plast har visat sig ge speciella fördelar, som kommer att beröras närmare i det följande. Arme- ringsstrukturen eller vävnaden 3 består också företrädesvis av plastmaterial och kan i beroende av de önskade egenskaperna hos det slutgiltiga arkaggregatet vara vävd av monofilament- l 8002483-9 varptrådar eller multifilamentvarptrådar 4 och monofilament- väfttrådar eller multifilamentväfttrådar 5. I armeringsstruk- turen eller vävnaden 3 kan även ingå, såsom framgår i fig l stapelfibrer 6, vilka kan vara anordnade i form av ett eller flera i vävnaden 3 fastnålade skikt.

Folien l och armeringsstrukturen 3 skall såsom påpekats ovan vara fixerade vid varandra. Fixeringen sker vanligtvis genom en sammansmältning av folien l och ameringsstrukturen 3 men kan även ske med hjälp av något lämpligt klistermedel eller någon mekanisk förbindning. En förstärkning av fixeringen sker enligt föreliggande uppfinning i samband med åstadkommandet av de genomgående hålen eller kanalerna 2 med hjälp av en lasera- nordning, såsom kommer att beskrivas närmare i det följande i samband med fig 2-4. Det är tänkbart att enbart denna fixe- ringsförstärkning kan vara tillräcklig såsom fixering av folien l och armeringsstrukturen 3.

I samband med fig 2-4 kommer ett sätt att tillverka ett arkaggregatt enligt föreliggande uppfinning att belysas.Ett band 7, som består av en armeringsstruktur eller vävnad 3 och en på densamma anbragd folie l, är uppspänt mellan två valsar 8 i en medelst laserstråle arbetande perforeringsanläggning av i och för sig känd typ. Den arbetande laserstrålen erhålles från ett laserhuvud 9 med exempelvis en i och för sig känd koldioxidlaser, som är inrättad att kunna ge en på önskat sätt modulerad eller pulsad stråle via en i och för sig känd lins.

Dessa i och för sig kända delar visas endast schematiskt.

Huvudet 9 i laseranläggningen matas medelst den därför i och för sig konventionella utrustningen på ett sådant sätt att det i folien l alstras en genom folien sig sträckande urtagning eller kanal 2. Laserstrålen ges en sådan lystid, stråldiameter och intensitet, att kanalen eller hålet 2 får önskad vidd och önskat djup. Djupet är lämpligen så avpassat att laserstrålen inte tränger genom och i någon större utsträckning påverkar armeringsstrukturen 3.

Det skall dock härvid påpekas, att vid varje kanal- eller hål- mynning 2 på den mot armeringsstrukturen eller vävnaden vända sidan erhålles en sammansmältning av de termoplastiska mate- 8002483-9 7 rialen och den tidigare omtalade fixeringsförstärkningen av folien 1 vid armeringsstrukturen 3. Detta framgår närmare i fig 9 och 10.

Enligt föreliggande uppfinning är det önskvärt att åstadkomma en perforering av folien 1 och därför bringas huvudet 9 att förflytta sig diskontinuerligt tvärs bandet 7 och att vid var- je stoppställe åstadkomma en kanal eller ett hål 2. Huvudet 9 kan sägas börja med hålet 10 i en rad och fortsätta tvärs ban- det 7 till hålet 11 vid änden av raden. Därefter förflyttas huvudet 9 en rad eller en raddelning för alstring av hålet 12 och därefter till den motsatta kanten av bandet 7. Denna för- flyttning av huvudet 9 pågår ända fram till hålet 13, som kan anses vara koordinatsbordets ände. Vid 14 åstadkommes ett mär- ke för inställning av huvudet 9 efter förflyttning av bandet 7. Det kan härvid sägas att märket 14 skall intaga hålets 10 läge och därpå påbörjas en ny sekvens med huvudet 9. Det är tänkbart att förflytta bandet 7 mellan varje hålrad.

Alstring av varje hål eller kanal 2 åskådliggöres närmare i fig 4a-4c. I dessa figurer visas enbart folien 1 men denna är att betrakta såsom hela arkaggregatet innefattande både folien 1 och armeringsstrukturen 3. Vidare visas enbart en liten del av huvudet 9, som har ett linsparti 15, från vilket utgår en laserstråle 16, som träffar folien 1. Kring en del av laser- strålen 16 är anordnat ett hölje 17 med en anslutning 18. Höl- jet 17 är anordnat med tätning på huset 9 och har vid sin spets ett hål för genomgång av laserstrålen 16. In i höljet 17 matas en gas med högt tryck och gasen åskådliggöres medelst pilen 19. Laserstrålen 16 smälter materialet i folien 1 och under smältningen strömmar gas från hâlbildningen och denna gasavgång åskådliggöres medelst pilarna 20.

I fig 4b visas hur laserstrålen 16 har kommit in en ytterliga- re bit i folien 1 och i fig 4c visas ännu djupare inträngning i folien l. Vid försök har det visat sig att utan höljet 17 och gasen 19 kommer den vid hålalstringen utströmmande gasen 20 att ha en förstörande inverkan på linsen 15 i huvudet 9.

Det har därför visat sig nödvändigt att åstadkomma en motgas och detta uppnås med hjälp av höljet 17 och gasen 19. Gasen 19 8002483 - 9 strömmar ut ur höljet l7 samtidigt med laserstrålen 16 och därigenom skyddas linsen 15 från påverkan av gasen 20.

Ju längre in i folien 1 laserstrålen 16 tränger (fig 4c) desto högre blir gastrycket i den bildade kanalen. Gasen kan inte strömma ut med samma lätthet som tidigare, därför uppträder en viss diffusion av gasen in i folien 1. P g a denna gasdiffu- sion bildas gasblåsor 2l i folien l. Hålrummen 21 kommer uppenbarligen att ge folien l en större mjukhet och elastici- tet, vilket i sin tur ger folien större förmåga att utstå det stora antal komprimeringar, som uppkommer vid användning av arkaggregatet såsom pressfilt. Det skall påpekas, att före- komsten av gasblåsorna eller hålrumen 21 har visat sig vara relativt ringa vid ytan av folien l närmast laserhuvudet 9 och mera omfattande vid den motsatta ytan och området närmast den.

Detta beror troligen på att gasen har svårare att tränga ut ur det delvis bildade hålet 2 och därför tränger in i materialet i större utsträckning. Detta kan dock styras med hjälp av laseranordningen.

Vid slutförandet av hålet 2 i folien l har folien i det när- maste genomträngts och det sker en sammansmältning mellan folien l och armeringsstrukturen 3, varigenom folien och strukturen fixeras vid varandra.

Genom användningen av en laseranläggning är det möjligt att åstadkomma i det närmaste vilken som helst önskad form på hålet eller kanalen 2. Detta gäller både hålets eller kanalens form i längdled och dess utbredning i tvärled. I fig 5-8 åskådliggöres ett antal olika hålformer och det är uppenbart, att det enligt föreliggande uppfinning är möjligt att tillämpa vilken som helst tänkbar kombination av de visade hålformerna både i ett och samma hål och för olika partier av folien l.

I fig 9-12 visas fotografier av en prototyp av ett arkaggregat enligt föreliggande uppfinning och i dessa fotografier framgår både bildningen av kanalerna eller hålen 2 och framförallt i fig l0 uppkomsten av de i och för sig önskvärda gasblåsorna 21, som synes i hög grad förbättra foliens l elasticitet och förmåga att utstå ett synnerligen stort antal komprimeringar 8002l+83-9 9 utan att förtätas. I både fig 9 och 10 framgår även fixeringen mellan folien l och armeringsstrukturen eller vävnaden 3.

I fig ll och 12 belyses närmare formen på hålen eller kanaler- na 2 och då speciellt hålens eller kanalernas snittform. I dessa figurer framgår speciellt kanalernas eller hålens 2 alstring genom ett smältningsförfarande.

Arkaggregatet enligt föreliggande uppfinning kan såsom påpe- kats tidigare ges i det närmaste vilka som helst önskade egen- skaper. I dessa egenskaper involveras framförallt arkaggrega- tets permeabilitet, varmed avses dess förmåga att genomsläppa i första hand gas men även vätska beroende på storleken hos hålen 2. Trots förekomsten av mynningarna på hålen 2 i ytan av folien l blir folieytan synnerligen jämn speciellt i jämförel- se med tidigare kända pressviror eller pressfiltar. Det kan således förväntas en betydligt högre papperskvalitet med ett arkaggregat enligt föreliggande uppfinning i en pappersmaskins pressparti.

Avvattning av en pappersbana i en press beror bland annat på tryckfördelningen mellan filt och papper. En filt med hög jämnhet ger en gynnsamn tryckdistribution och möjliggör över- gång av vatten från pappersbanan till filten. Fördelningen beror ej endast av jämnheten hos den fibrösa ytan utan även av den inne i filten befintliga basvävens struktur som kan slå igenom vid höga tryck. Man kan få en uppfattning om tryckdist- ributionen genom att med hjälp av en planpress göra avtryck från filten i ett tunt cyanoacrylatimpregnerat papper. Press- trycket väljes så att det motsvarar trycket i en pappers- maskinpress. Sedan cyanoacrylatlimmet härdat kan ytjämnheten mätas med ytjämnhetsmätare av den typ som är vanlig inom verkstadsindustrin. För de flesta filtar finner man då att profilen växlar inom 200 mikron för en ny filt och ned till 60 mikron för en mycket jämn inkörd filt.

Genom anpassning av filmtjocklek, filmstyvhet, de i filmen perforerade hålens diameter och läge samt armeringsstrukturens eller bärarens (basvävens) struktur kan det medelst ett arkaggregat enligt uppfinningen, vilket består av en laserper-

Claims (9)

8002483-9 10 forerad folie l på en textilbärare erhålla ett avvattnande band med mycket jämn tryckfördelning. Detta beror bland annat på att ytjämnheten kan hållas inom snäva gränser+(-) 20 mikron har uppmätts på avtryck från experimentband då filmen kan väl- jas så att den överbryggar eventuella ojämnheter i bäraren. PATENTKRAV

1. l. Arkaggregat med genomsläpplighetsförmåga för åtminstone gasformiga medier och med ett ytskikt uppvisande genomgående kanaler (2), k ä n n e t e c k n a t därav, att ytskiktet innefattar åtminstone en folie (1) som är belägen i aggrega- tets yta och är huvudsakligen vätskeogenomsläppande samt har en homogen materialstruktur, att folien (l) är samordnad med en armeringsstruktur (3), som är genomsläpplig för åtminstone gas, och att sagda kanaler (2) i folien (l) har en huvudsakli- gen vertikal sträckning genom folien (l).

2. Arkaggregat enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att armeringstrukturen (3) är belägen på den ena sidan av folien (1) och är förbunden med folien (1) i åtminstone området av kanalmynningarna.

3. Arkaggregat enligt patentkraven l och 2, k ä n n e - t e c k n a t därav, att folien (1) har porer (21) i materia- let mellan kanalerna (2).

4. Arkaggregat enligt patentkraven 1 och 2, k ä n n e - t e c k n a t därav, att armeringsstrukturen (3) består av en väv av mono- och/eller multifilamenttrådar (4, 5, 6).

5. Arkaggregat enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a t därav, att Väven (3) är försedd med fibrer på åtminstone den mot folien (1) vända sidan.

6. Arkaggregat enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k n a t därav, att fibrerna är nålade på väven (3).

7. Sätt att tillverka ett arkaggregat enligt något av de före- gående patentkraven, k ä n n e t e c k n a t därav, att en 8002483 -9 ll folie (l) som är huvudsakligen vätskeogenomsläppande och som är homogen och termoplastisk, matas tillsammans med en arme- ringsstruktur (3) av huvudsakligen termoplastiskt material genom en laserperforator för alstring av diskreta hål (2) i åtminstone folien (1).

8. Sätt enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a t därav, att laserperforatorn moduleras för åstadkommande av önskat djup på hålen (2) och önskad form på väggarna i hålen (2).

9. Sätt enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a t därav, att matningen av folien (l) och armeringsstrukturen (3) genom laserperforatorn varieras för åstadkommande av huvudsakligen diskontinuerliga hålspår.