CZ20003393A3

CZ20003393A3 - Papírenský pás se zlepąeným výkonem suąení pro celulosové vláknité struktury

Info

Publication number: CZ20003393A3
Application number: CZ20003393A
Authority: CZ
Inventors: Michael Gomer Stelljes Jr.; Paul Dennis Trokhan; Glenn David Boutilier
Original assignee: The Procter & Gamble Company
Priority date: 1998-04-07
Filing date: 1999-04-05
Publication date: 2001-12-12
Also published as: HUP0103223A3; HUP0103223A2; IL138448A0; JP2002510757A; BR9909532A; US6368465B1; DE69905702T2; EP1070172A1; ES2193691T3; TR200002811T2; WO1999051814A1; CA2327802A1; AU2849999A; KR20010042437A; PL343237A1; NO20005091D0; CA2327802C; DE69905702D1; ID29196A; PE20010782A1

Description

Předložený vynález se týká výroby papíru a zejména pak pásů používaných při výrobě papíru. Pásy podle předloženého vynálezu mohou zmenšit spotřebu energie a zlepšit stupeň vysušení požadovaný pro tepelné sušení papírového vlákna utvářeného na trojrozměrném pásu.

Dosavadní stav techniky

Celulózové vláknité struktury, jako například papírové ručníky, hedvábný odličovací papír, ubrousky a toaletní papír, jsou základem každodenního způsobu života. Rozsáhlá poptávka a neustávající spotřeba tohoto spotřebního zboží vytvořila poptávku po zlepšených variantách těchto produktů a následně i zlepšení způsobů jejich výroby.Takové celulózové vláknité struktury jsou vyráběné usazováním vodné kaše z nátokové skříně na Fourdrinierův sítový nebo dvousítový papírenský stroj. Každé takové formovací síto je tvořeno nekonečným pásem, na kterém dochází k počátečnímu odvodňování a přeskupování vlákna. Často dochází ke ztrátám vláken v důsledku protékání vláken formovacím sítem společně s kapalinovým nosičem vytékajícím z nátokové skříně.

Po počátečním utváření papírového pásu, který se později stává celulózový vláknitou strukturou, papírenský stroj přepravuje pás k sušícímu konci stroje. Na sušícím konci tradičního stroje stlačí lisovací plst pás celulózové vláknité struktury před konečným sušením do jednolité oblasti, např. s rovnoměrnou hustotou a základní hmotností. Konečné sušení je obvykle uskutečňováno zahřívaným bubnem, takovým jako je Yankee sušicí buben.

Jedno z významný vpředu zmíněných zlepšení výrobního postupu, které přináší významné zlepšení ve výsledných spotřebních produktech, spočívá v použití sušení procházejícím vzduchem nahrazujícím konvenční odvodňování tlakem plsti. Při sušení procházejícím vzduchem, stejně jako při sušení plstí, papírový pás začíná na formovacím sítu, které přijímá vodnou kaši méně než jedno procentní hustoty (hmotnostní obsah vláken ve vodné kaši v procentech) z nátokové skříně. Počáteční odvodňování probíhá na formovacím sítu. Z formovacího síta je papírový pás přemístěn na pro vzduch prostupný sušící pás. Toto mokré

Ί • · ···· ·· * · • · ·· · · ··· φφ předávání se uskutečňuje na snímacím břitu (PUS), v místě, ve kterém může být papírový pás poprvé lisován do reliéfu prostřednictvím pásu pro sušení procházejícím vzduchem.

Další zlepšený postup výroby papírového pásu zahrnuje mikropórové sušení, ve kterém je sušení vyvoláno v první řadě kapilární přitažlivostí a rovnoměrným rozložením proudu vzduchu. Mikropórové sušení, také známé jako sušení vzduchem v mezní cloně, je zvláště výhodné pro odstranění intersticiální vody z papírového pásu. Mikropórové sušení typicky zahrnuje dvě sušicí fáze. V první fázi kapilární přitažlivost mezi vodou a vláknem v papírovém pásu je překonána kapilárním podtlakem indukovaným vakuovým prostorem, který vtahuje vodu do jemné kapilární mřížky mikroporézního sušicího povrchu. Ve druhé fázi jemná kapilární mřížka mikroporézního sušicího povrchu pomáhá rovnoměrně distribuovat vzduch, který prochází papírovým pásem. Jako příklad je mikropórové sušení popsáno v U.S. patentu č. 5 274 930 vydaném 4. ledna 1994 původcům Ensign a kolektiv.; a 5 625 961 vydaném 6. května 1997 původcům Ensign a kolektiv.; oba patenty jsou takto připojeny jako odkaz.

Sušicí schopnost je problémem všech předsoušecích procesů. Například v postupu popsaném v patentu č. 5 625 961 horký vzduch projde přes sušící pás dříve než přes sušený pás. Voda nesená sušicím pásem je částečně odpařována, čímž se snižuje výkonnost sušícího pásu. Výkonnost je tak ovlivněna schopností sušicího pásu nést vodu.

Obvykle při sušení procházejícím vzduchem se papírový pás přednostně suší mezi mokrým předáváním a suchým předáváním. Při suchém předávání je pás přenášen k zahřívanému bubnu, takovému jako je Yankee sušicí buben pro definitivní sušení.

Během tohoto předávání, části papírového pásu jsou po dobu vytlačování zhušťovány k vytvoření struktury s rozdílnými oblastmi. Struktury s rozdílnými oblastmi jsou příznivě přijímány jako preferované spotřební zboží.

Časem se stalo nezbytným další zlepšení. Významné zlepšení sušících pásu s procházejícím vzduchem spočívá v nanesení pryskyřičné kostry na vyztuženou strukturu. Pryskyřičná kostra má zpravidla první povrch a druhý povrch a odchylovací kanálky prostírající se mezi těmito povrchy. Odchylovací kanálky vytvářejí oblasti, ve kterých mohou být vlákna papírového pásu odchýlena a přeskupena. Toto opatření umožňuje udělit sušicím pásům kontinuální vzory nebo vzory v jakékoliv požadované formě, vhodnější než jen samostatné vzory dosažitelné tkanými pásy používanými dřívější technikou. Příklady takových pásů a celulózových vláknitých struktur jimi vyrobených mohou být nalezeny v U.S. patentech 4 514 *2 ♦ ·

345 vydaný 30. dubna 1985 původci Johnson a kolektiv.; 4 528 239 vydán 9. července 1985 původci Trokhan; 4 529 480 vydán 16. července 1985 původci Trokhan; a 4 637 859 vydán 20 ledna 1987 původci Trokhan. Předcházející čtyři patenty jsou zařazeny na tomto místě jako odkaz poukazující na konstrukci vzorované pryskyřičné kostry a vyztužený typ pásů na sušení procházejícím vzduchem a produkty na nich vyrobené. Takové pásy musí být používány pro vyrobení neobyčejně úspěšných komerční výrobků jako Bountyho papírové ručníky a toaletní papír Charmin Ultra, oba vyráběné a prodávané pod uvedenými značkami. Jak uvedeno výše, vzorované pryskyřičné pásy na sušení procházejícím vzduchem používají vyztuženou strukturu, kterou je nejlépe tkaná textilie. Vyztužená struktura poskytuje dostačující tuhost pásu, zajišťující odolnost při výrobě papíru. Bez dostatečné tuhosti je životnost papírenského pásu malá, takže jsou nezbytné časté výměny pásu. Náklady na výměnu pásů, právě tak jako cena času odstávky papírenského stroje jsou nepřijatelné pro komerční papírenský provoz.

Vyztužená struktura má také důležitou funkci podpírání vlákna plně odchýleného do výše uvedených odchylovacích kanálků pryskyřičné kostry a tím pro zlepšení parametrů papírového pásu, například minimalizováním dírek v papírovém pásu Vláknové podepření je charakterizováno indexem FSI, přičemž vyztužené struktury mající FSI nižší než 40 jsou znamenité. Avšak k minimalizaci dírek a k výrobě rovnoměrného povrchu papírového pásu je vhodnější mít FSI alespoň okolo 68. Na tomto místě používaný index FSI je definován v publikaci 'The Evaluation and Selection of Forming Fabrics, vyd. Tappi, duben 1979, Vol. 62, No. 4, autor Robert L. Beran, která je zde tímto způsobem začleněna jako odkaz.

Navíc, vyztužená struktura má ideálně nízký objem pórů, čímž nese malé množství vody. Použitím vyztužené struktury nesoucí nízký obsah vody může být větší množství sušicí energie využito na sušení papírového pásu a méně je spotřebováno vzduchem proíukovaným sušícím pásem.

Zatímco objem pórů a kapacita přenášené vody nejsou v dokonalé korelaci, obvykle je vodní kapacita neodmyslitelně omezena dostupným objemem pórů. Proto tedy, minimalizováním objemu pórů vyztužené struktury, je nutně minimalizována také vodní kapacita pásu.

Dříve používané sušící pásy s průchodem vzduchu byly jednovrstvé vyztužené prvky s jemnými oky, obvykle mající přibližně padesát podélných a padesát příčných vláken příze na palec. Zatímco takové jemné oko bylo přijatelné z hlediska nízké kapacity přenášené vody a ovládání deflexe vláken na pásu (t.j. mají přijatelný index FSI, jak je popsáno dále), nebylo

schopno odolávat podmínkám běžného papírenského stroje. Například takový pás byl tak ohebný, že se na něm často vyskytovaly destruktivní záhyby a přehyby. Jemné příze neposkytovaly postačující pevnost ve švech a často hořely ve vysokých teplotách vyskytujících se při výrobě papíru.

Nová generace pásů sušících průchodem vzduchu obsahujících vzorovanou pryskyřičnou kostru a vyztuženou strukturu řeší některé z těchto problémů. Tato generace využila dvojitou vrstvu vyztužené struktury, která má dva podélné směry vrstev příze. Jednoduchý příčný přízový systém tvoří vazbu se dvěma vrstvami podélné příze. Dvojvrstvá vyztužená struktura dodala tuhost a měla za následek mnohem trvanlivější pás, schopný odolávat vpředu zmíněným podmínkám obvyklého papírenského stroje. Avšak vzhledem k povaze vazby, tloušťka a zvětšený objem pórů způsobují,, že pás nese během procesu sušení mnohem více vody, což má za následek nedostatky v účinnosti sušení během výroby papíru. Rovněž vzhledem k vazbě vzoru na vrchní vrstvě dvojvrstvé vyztužené struktury ne vždy poskytují adekvátní podporu vlákna (t.j. nepřijatelný index FSI, jak je popsáno dále), která je nezbytná pro minimalizaci vývoje nežádoucích charakteristických rysů papíru, včetně dírek.

Byly vyvinuty trojvrstvé vyztužené struktury, přičemž trojvrstvé pásy jsou v podstatě dvouvrstvé struktury s každou vrstvou zahrnující podélnou přízi a příčnou přízi (t.j osnovy a útky). Ve výhodném provedení, nejvyšší vrstva (t.j. k papíru přivrácená vrstva) má pravoúhlou vazbu. Použití pravoúhlé vazby k papíru přivrácené vrstvy poskytuje oproti dvojvrstvým pásům zlepšenou podporu vlákna a zvýšenou tuhost pásu. Avšak objem pórů je větší než u dvojvrstvých pásů, což má za následek větší množství vody přenášené vzduchem profukovanými sušícími pásy. Vysoký obsah vody během zpracování má opět za následek další náklady na energii na sušení papírového pásu. Upřednostňované trojvrstvé pásy jsou popsány v U.S. patentu č. 5 496 624 vydán pův. Stelljes a kolektiv 5. března 1996; a 5 500 277 vyd. pův. Trokhan a kolektiv 19. března 1996; oba patenty jsou tímto způsobem začleněny jako odkaz.

Mnoho vrstvě struktury poskytují dostatečně lepší tuhost a mohou poskytnout dostatečnou podporu vláknu, ale zpravidla obsahují póry s velkými objemy uvnitř pásu, což má za následek vysokou vodní kapacitu. Tento obsah vody se přičítá k celkovým požadovanému sušicímu výkonu procesu na výrobu papíru. Pásem nesená voda snižuje výkonnost postupu sušení procházejícím vzduchem, zvláště při mikropórovém sušení, kde zahřívaný vzduch narazí na pásem nesenou vodu dříve než sušený papírový pás. Významné množství energie je vynaloženo na odstranění vody uzavřené v intersticiálním objemu pórů pásu před nebo během » · » « » · · « ·« ·· sušení papírového pásu. Problém pásem nesené vody a z ní vyplývající neúčinnosti sušení, může být může být minimalizovaný přidáváním dalších přízí na palec tkaných do stejného vzoru, používáním jednovrstvé vyztužené struktury, používáním menšího průměru monofílu ve vazbě nebo kombinací výše uvedených řešení. Například jemné oko a jednovrstvá struktura mohou znamenat nízké množství nesené vody v důsledku nízké tlouštky struktury a minimálního objemu pórů. Avšak, jak je výše uvedeno, takové struktury nejsou dostatečně robustní pro výrobu komerčního papíru.

Tyto struktury jsou většinou neschopné odolat prostředí typického papírenského stroje v důsledku jejich relativně špatné tuhosti. Bez určitého minimálního stupně tuhosti pás inklinuje k vlnění nebo borcení, takže na jeho cestě během výroby papíru se na četných místech vyskytují destruktivní záhyby a zvrásnění. Stálé ohýbání, tvoření smyček a místní ohýbání rychle způsobuje předčasné selhání pásu.

Dvojvrstvé struktury poskytují dostačující tuhost, mající za následek zvýšenou životnost pásu a skutečně jsou běžně používány pro výrobu komerčního papíru. Avšak jak bylo dříve uvedeno, dvojvrstvé pásy inklinují k tomu mít relativně velké objemy pórů uvnitř vyztužené struktury, čímž nesou během postupu sušení nadměrné množství vody. Nadbytek množství vody může omezením rychlosti sušení přispívat k celkovým nákladům na energii spojeným se sušením. Trojvrstvé a další mnohovrstvé sestavy také vykazují vysoké množství vody nesené vyztuženou strukturou.

Proto dosavadní technika vyžaduje kompromis mezi nízkým objemem pórů (pro nízkou vodní kapacitu) a ohybovou tuhostí (pro dlouhou životnost pásu). Navíc, dosavadní technika požaduje kompromis mezi velkou otevřenou plochou (pro lepší průchod sušícího vzduchu) a jemnými oky horního povrchu vazby vyztužené struktury (tvořící monoplanární lícní povrch papírového pásu lepší podporou vlákna).

Vpředu zmíněné přístupy nebyly zcela úspěšné v dosažení požádané rovnováhy mezi objem pórů pásu, podporou vlákna a tuhostí pásu. Zřejmě je nezbytný ještě jiný přístup. Takový přístup vychází z toho, že příze na povrchu přivráceném k papíru by měly poskytovat maximální podporu vláknu, zatímco příze přivrácená ke stroji by měla být konfigurována tak, aby poskytovala postačující tuhost pro životnost pásu a přitom jen minimálně zvyšovala celkový objem pórů. Dále by bylo žádoucí vytvořit papírenský pás, který může snížit spotřebu energie v procesu výroby papíru.

* • » • · • · • ·

Navíc by bylo žádoucí vytvořit vzorovaný pryskyřičný papírenský pás pro sušení procházejícím vzduchem, který překoná dosavadní techniku kompromisního pásu životností a zmenšenou vodní kapacitou.

Dodatečně by bylo žádoucí vytvořit zlepšený vzorovaný pryskyřičný pás na sušení procházejícím vzduchem, který zajišťuje dostačující podporu vlákna k minimalizaci dírek v papírovém pásu, nízké množství přenášené vody a dostačující trvalou odolnost umožňující snášet náročné podmínky komerční výroby papíru.

Kromě toho by bylo žádoucí vytvořit energeticky účinný vzorovaný pryskyřičný pás pro sušení procházejícím vzduchem, který produkuje esteticky přijatelný spotřební výrobek obsahující celulózovou vláknitou strukturu Podstata vynálezu

Předložený vynález se týká pásu na výrobu papíru, který obsahuje dva primární prvky: vyztuženou strukturu a vzorovanou vrstvu. Vyztužená struktura obsahuje k papíru přivrácený první povrch z protkaných prvních podélných přízí a příčných přízí, přičemž první povrch má FSI alespoň 68.

Vyztužená struktura má ke stroji přivrácený druhý povrch zahrnující druhé podélné příze spojované jen s příčnou přízí v N-prošlupovém vzoru, kde N je větší než čtyři a kde druhé podélné příze se spojují jen s jednou z příčných přízí střídavě. Vzorovaná vrstva přesahuje z prvního povrchu, kde vytváří dotykovou plochu pro papírový pás nanesenou na vnější stranu prvního povrchu, přičemž se vzorovaná vrstva prodlužuje alespoň částečně k druhém povrchu.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 je pohled shora na půdorys ukazující v částečném řezu pás podle předloženého vynálezu s první a druhou podélnou přízí.

Obr. 2 představuje svislý řez podél čáry 2-2 z obr. 1, kde je pro názornost vzorovaná vrstva částečně odstraněna.

Obr. 3 je svislý řez podél čáry 3-3 z obr. 1, kde je pro názornost částečně odstraněna vzorovaná vrstva.

Na obr. 4. je typický graf znázorňující test ohybové tuhosti.

« · · · ·

Obr. 5 je typické grafické znázornění lineární čáry zpětného pohybu při testu ohybové tuhosti. Obr. 6 je typické grafické znázornění průběhů ohybových momentů pro vzory testované na ohybovou tuhost.

Příklady provedení vynálezu

S odvoláním na obr. 1-3, pás JO podle předloženého vynálezu je nejlépe nekonečný pás a může přijmout celulózová vlákna vytékající z nátokové skříně nebo nést papírový pás z celulózových vláken k sušicímu zařízeni, zpravidla zahřívanému bubnu, takovému jako je sušicí buben Yankee (neznázorněný). Nekonečný pás 1Ό může být buď proveden jako formovací síto, pás pro polokruhový tvářecí nástroj, stlačovaná plst, pás pro sušení procházejícím vzduchem, nebo mezní clona pásu pro sušení proudícím vzduchem, jak je potřeba. Pás 10 je nejlépe vzorovaný pryskyřičný pás pro sušení procházejícím vzduchem vhodný pro snížení energetických nákladů na odvodňování v papírenské operaci sušení procházejícím vzduchem.

Pás 1Ό podle předloženého vynálezu obsahuje dva primární prvky: vyztuženou strukturu 12 a vzorovanou vrstvu 30. Vyztužená struktura 12 je struktura pozůstávající z protkané první podélné (FMD) příze 120, druhé podélné příze (SMD) 220, a příčné(CD) příze 122. První podélná příze 120 a příčná příze 122 vytvářejí k papíru přivrácené čelo prvního povrchu J6. Druhá podélná příze 220 a příčná příze 122 vytvářejí ke stroji přivrácený druhý povrch 18. Vzorovaný pryskyřičný pás 10 má dva protilehlé povrchy, povrch 40 dotýkající se papírového pásu uspořádaný na vnějším povrchu vzorované vrstvy 30 a protilehlý rubový povrch 42. Plocha 40 dotýkající se papírového pásu se také může nazývat jako k papíru přivrácený povrch. Rubový povrch 42 pásu 10 se během výroby papíru dotýká papírenského stroje a proto se může nazývat ke stroji přivráceným povrchem papírenského pásu. Papírenský stroj (neznázorněný) zahrnuje podtlakový snímací břit, vakuové boxy, rozličné válce, apod .. Vzorovaná vrstva 30 je odlita z fotosenzitivní pryskyřice, jak je konkrétněji popsáno ve vpředu zmíněném patentu. Přednostní metodou nanášení fotosenzitivní pryskyřice vytvářející vzorovanou vrstvu 30 na vyztuženou strukturu 12 v požadovaném vzoruje natírání vyztužené vrstvy fotosenzitivní pryskyřicí v tekuté formě. Aktinické záření, mající aktivační vlnovou délku odpovídající vytvrzovacím charakteristikám pryskyřice, osvětluje kapalnou fotosenzitivní pryskyřici přes masku, která má průsvitné a opakní oblasti. Aktinické záření • ·

projde přes průhledné oblasti a vytvrzuje, t.j. zpevní, pryskyřici do požadovaného vzoru. Tekutá pryskyřice zastíněná opakními oblastmi masky není vytvrzena, t.j. zůstává tekutá a je odplavena výtokovými kanálky 44 ve vzorované vrstvě 30.

Příze 100 je použitelná obecně a zahrnuje první podélnou přízi 120 prvního povrchu j_6, druhou podélnou přízi 220 druhého povrchu 18, stejně jako příčnou přízi 122, která obsazuje části prvních a druhých povrchů. Termín podélný směr se vztahuje ke směru, který je paralelní k hlavnímu toku papírového pásu papírenským zařízením. Příčný směr je kolmý k podélnému směru a leží v rovině pásu 10. Kloub na prvním povrchu 16 přivráceném k papírovému pásu je křížení podélných přízí 120 nebo 220, a příčné příze 122. Prošlup je minimální množství přízí 100 nezbytné k zajištění uvažovaného opakování sekvencí podélných přízí 100.

V jednom provedení předloženého vynálezu první podélná příze 120 na prvním povrchu 16, je vázána s příčnou přízí 122 tak, aby měla FSI alespoň okolo 68, výhodně alespoň okolo 80, a nejlépe alespoň 95. Druhá podélná příze 220 se spojuje s příčnou přízí 122 v Nprošlupovém vzoru, přičemž N >4. Ve výhodném provedení, jak je patrné z obrázků 1-3, první povrch 16 může mít 2-prošlupovou pravoúhlou vazbu a ke stroji přivrácený povrch 18 může mít 8-proŠlupový vzor. Jak bylo ukázáno, podélné příze 220 jsou umístěné pod sedmi a nad jednou příčnou přízí 122, v opakovaném vzoru.

Podélný směr je také označován jako osnova a druhý podélný směr příze 120 předloženého vynálezu je také označován jako osnovní běhoun“ vzhledem k dlouhým běhům nebo na rubu neprovazující nit 20 na povrchu 18 přivráceném ke stroji, které slouží jako běhoun pro vyztuženou strukturu. Z tohoto důvodu se vyztužená struktura podle předloženého vynálezu také nazývá se osnovně běhounová vyztužená struktura. Použitím pravoúhlé vazby na prvním povrchu 16 osnovně běhounové vyztužené struktury na pásu podle předloženého vynálezu, je odchýlení papíru do kanálků 44 (popisováno úplněji dále) řízeno a kvalita papíru, např. snížení počtu dírek, je zajištěna. Dále ještě, využitím druhého, ke stroji přivráceného povrchu 18, který má druhé podélné příze 220 s relativně dlouhou rubovou neprovazující nití, t.j. opakované nepřerušené průběhy pod alespoň 4 příčnými přízemi 122, jsou tloušťka pásu a objem dutin zmenšeny.

Zatímco vyobrazení ukazuje podélné příze 120 a 220 ve svislém vzájemném uspořádání, skutečné uspořádání vyztužené struktury nemusí být takto řešeno. Podélné příze mohou být ve svislém směru uspořádány tak, jak bylo ukázáno, ale zvláště během výroby vyztužené struktury se může jejich poloha podstatně lišit od zobrazených pozic.

Ačkoli osnovní běhoun vyztužené struktury popsaný vpředu vytváří sníženou tloušťku ve srovnání se známými dvojvrstvými pásy, právě tak jako má sníženou schopnost přenášet vodu, sám o sobě nezajišťuje dostatečnou odolnost při komerční výrobě papíru. Je tomu tak proto, že rubová strana s dlouhou neprovazující niti 20, kterou se celý pás dotýká papírenského stroje, je odírána přímo jednotlivými díly stroje, jako jsou například vakuové boxy. Rubová neprovazující se nit se relativně rychle odře a opotřebí až k přetržení, v kterémžto okamžiku celý pás selže. Kromě toho, dlouhá nepřerušovaná rubová neprovazující nit se snižuje počet vzájemných spojení lemových, což činí vazby příliš křehké nebo chatrné, takže je textilie snadno zdeformovatelná dopravou nebo dokonce svou vlastní vahou, jestliže není opatřena výztuží. Chatrností se rozumí neschopnost pásu snášet střihovou deformaci, je-li vystaven smykovým sílám, působícím v jeho rovině. Příliš vysoká úroveň chatrnosti přispívá k rychlejšímu selhání pásu při komerční výrobě papíru.

Bylo zjištěno , že trvanlivost vyztužené struktury 12 při vytváření pásu 10 podle předloženého vynálezu může být výrazně zvýšena odlitím pryskyřičné vzorované vrstvy 30 na vyztuženou strukturu 12. Vzorovaná vrstva 30 pronikne vyztuženou strukturu 12 a je vytvrzena do jakéhokoliv požadovaného vzoru ozařováním tekuté pryskyřice aktinickým zářením přes dvojitou masku, která má opakní sekce a průhledné sekce.

Tvrzená pryskyřičná vrstva 30 dodává tuhost a snižuje chatrnost, což má za následek zvětšení trvanlivosti pásu 10.

Trvanlivost pásuje také zvýšená v důsledku pokrytí k papíru přivráceného povrchu vyztužené struktury litou pryskyřicí. Pryskyřice poskytuje trvanlivou pracovní plochu, dodávající pásu 10 další odolnost proti abrazi.

Pryskyřičný vzor pásu 10 může dále obsahovat kanálky 44 sahající od plochy přiléhající k papírovému pásu 40 k rubovému povrchu 42 pásu f0. Kanálky 44 dovolí odchýlení celulózových vláken kolmo k rovině pásu 10 během výroby papíru.

Kanálky 44 mohou být nespojité, jak je znázorněno, jestliže je zvolena vrstva 30 s v podstatě průběžným vzorem. Alternativně vzorovaná vrstva 30 může být nespojitá a kanálky 44 mohou být v podstatě souvislé. Takové uspořádání je pro průměrného odborníka snadno odvoditelné jako v podstatě opačné, než řešení znázorněné na obr. 1. Takové uspořádání, mající nespojitou vzorovanou vrstvu 30 a v podstatě souvislé kanálky 44, je znázorněno ve vyobrazení 4 ve vpředu zmíněném U.S. patentu 4 514 345 vyd. původcům Johnson a kolektiv.

Další příklady konfigurací vzorované vrstvy obsahují polospojité vzory, takové, jaké jsou popsány v U.S.patentu 5 714 041 vyd. pův. Ayers a kolektiv, a konfigurace vyrábějící vizuálně rozeznatelné velkorozměrové vzory, jaké jsou popsány v U.S. patentu 5 431 786 • ·

• · · · ·· ··· vyd. pův. Rasch a kolektiv, oba patenty jsou takto zařazeny jako odkazy. Pás podle vynálezu může také být vytvořen se zónami s rozdílnými průtočnými odpory, jak je popsáno v U.S. patentu 5 503 715 vyd. pův. Trokhan a kolektiv, uváděném jako odkaz. V pásu podle předloženého vynálezu mohou být využity i další vzory a konfigurace; ty uvedené jsou míněny jako příklady a nikoli jako omezení. Pochopitelně, že mohou být také vybrány jakékoliv kombinace nespojitých a spojitých vzorů .

Kromě užití pryskyřičného vzoru na dírkovaný pás z tkaného monofilu, jak je popsáno výše, pás podle předloženého vynálezu může dále zahrnovat odvodňovací plstěnou vrstvu. Metody nanášení vytvrditelné pryskyřice, podobné jako fotosensitivní pryskyřice, na podklad, takový jako je odvodňování plst papírenského stroje, jsou popsány v U. S. patentu číslo 5 629 052 vyd. 13. května 1997 původcům Trokhan a kolektiv a U.S. patentu číslo 5 674 663 vyd. 7. října 1997 pův McFarland a kolektiv, které jsou zahrnuty jako odkazy.

Vzorovaný pryskyřičný pás pro sušení procházejícím vzduchem vyrobený podle předloženého vynálezu má nižší tloušťku než dosud známé pásy, pří stejné velikosti pokrytí a porovnatelném počtu oček a průměru vláken ve vyztužené struktuře. Pokrytí“ se vztahuje k velikosti tloušťky zvětšené pouze v důsledku tvrzené pryskyřici, tj. vzdálenosti mezi horní rovinou 46 a plochou 40 dotyku s papírovým pásem. Snížená tloušťka je důsledkem snížení tloušťky vyztužené struktury použité v předloženém vynálezu. Vyztužená struktura podle předloženého vynálezu s výhodou vykazuje tloušťku redukovanou přinejmenším o 25% ve srovnáni s vzorovanými pryskyřičnými pásy využívajícími dosavadní dvojvrstvé vyztužené struktury. Ovšem tloušťka závisí na průměru a počtu ok podstatné části vláken příze, jak je blíže popsáno dále.

Nižší tloušťka pásů podle předloženého vynálezu, spolu s preferovaným tkaným vzorem základové vyztužené struktury, přispívá k nízkému objemu pórů v pásu, přijatelné tuhosti a vysokému indexu FSI. Nízký objem pórů a malá tloušťka také přispívají k související výhodě nízké vodní kapacity a tím k rostoucí výkonnosti sušení a snižování energetických nákladů. Proto tedy odléváním vzorované vrstvy na vyztuženou strukturu 12 se vytvoří podle předloženého vynálezu odolný a komerčně použitelný pás 10. Pás W zajišťuje sníženi spotřeby energie v papírenském procesu, protože překonává známá řešení založená na kompromisu životnosti pásu a zmenšené vodní kapacitě. Důležitý je rovněž jeho vysoký index FSI, v důsledku čehož pás W také produkuje esteticky přijatelné spotřební výrobky obsahující celulózovou vláknitou strukturu. Detailní popis a vysvětlení výhodného provedení je uvedeno dále.

• ·

Vyztužená struktura

Obr. 1-3 ukazují výhodnou vyztuženou strukturu podle předloženého vynálezu. První podélná a příčná příze 120. 122 jsou protkaný do prvního, k papírovému pásu přivráceného, povrchu 16. Jak je patrné, první povrch 16 má přednostně střídavě horní a spodní vazbu. První podélná a příčná příze 120 a 122 vytvářející první povrch 16 jsou podstatně průsvitné pro aktinické záření. Příze 120 a 122 jsou považované za podstatně průhledné, jestliže aktinické záření může projít největším rozměrem příčného průřezu příze 120 a 122 ve směru obecně kolmém k ploše pásu 10 a ještě postačuje k vytvrzení fotosensitivní pryskyřice nacházející se pod ní. Na povrchu protilehlém vyztužené struktuře, druhá příčná příze 220, také nazývaná osnovní běhoun je protkaná do strojového druhého povrchu 18, spojovaného s příčnou přízí 122 v N-prošlupovém vzoru, kde N > 4. Druhá příčná příze 220 je spojena s jednou příčnou přízí 122 střídavě a tím se vytváří nepřerušená rubová neprovazující nit mezi střídavými spoji. Všechny podstatné části příze mohou mít stejné průměry, ale ve výhodném provedení, má příčná příze 122 přednostně větší průměr než první podélná příze 120 a druhá podélná příze 220 (pokud jsou použity příze s kruhovým příčným průřezem). Například podélné příze 120 a 220 mohou mít průměr 0,15- 0,22 mm v a příčná příze 122 může mí průměr 0,17 - 0,28 mm.

Příze 100 je přednostně vyrobena z polymerního materiálu. Naproti tomu ve výhodném provedení první podélná příze 120 a příčná příze 122 jsou zhotovené z polyesteru, například polyetylén terefthalátu (PET) a jsou dostatečně průsvitné pro aktinické záření, které je používáno pro vytvrzování vzorované vrstvy 30. Příze 120, 122 jsou považované za dostatečně průhledné jestliže aktinické záření může projít přes největší průřezový rozměr příze 120, 122 v směru obecně kolmém k rovině pásu JO a ještě postačuje k vytvrzení fotosenzitivní pryskyřice nacházející se pod ní.

Vyztužená struktura podle předloženého vynálezu má relativně nízký objem pórů a tím i nízký objem pojímané vody. V důsledku nízkého objemu vody ve vyztužené struktuře, většina sušicí energie může být vynaložena na sušení papírového pásu a méně se vydává na sušení pásu. Zatímco objem pórů a vodní kapacita nejsou v přímé korelaci, obecně je vodní kapacita jednoznačně omezena dostupným objemem pórů. Proto minimalizováním objemu pórů vyztužené struktury je nutně minimalizována také vodní kapacita pásu. Vybrané objemy pórů pro předložený vynález jsou uvedeny dále v tabulce 1, ve vztahu k příkladným provedením vynálezu.

tí « <

···· ·· · · ·· » · ·· · * · · *

Normalizovaný objem pórů, označený N_G je bezrozměrné číslo používané pro charakterizování objemu pórů vyztužené struktury ve vztahu k průměru vláken. N_G je vypočítán dělením objemu pórů na jednotku plochy největším plánovaným průřezovým rozměrem největšího MED vlákna, t.j průměrem kolem oblasti křížení tkané vyztužené struktury. Vyztužené struktury podle předloženého vynálezu mají N_G méně než asi 2,8, přednostně méně než asi 2,4 a nejraději méně než asi 2,0.

Opakní příze může být využita k maskování části vyztužené struktury 12 mezi takovými opakními přízemi a zadní stranou povrchu 42 pásu 10 k vytvoření rubové struktury. V předloženém vynálezu druhá podélná příze 220 druhého povrchu 18 může být opakní, například, opatřená povrchovou úpravou na povrchu takové příze nebo přidáním plnidel jako saze nebo kysličník titaničitý a pod .

Ve výhodném provedení, druhá podélná příze 220 je vyrobena z polyesteru (PET) nebo polyamidu. V závislosti na specifickém vzoru odlitku, je upřednostňováno, když první podélná příze 120 a příčná příze 122 se příliš mnoho neliší jedna od druhé rozměrem s cílem vyhnout se nestabilitě. Normálně mají stejný rozměr, ale jestliže je pro každou vybrán jiný materiál, mohou být používány různé rozměry pro eliminaci rozdílných vlastností materiálu. Jednou z důležitých vlastností vyztužené struktury podle předloženého vynálezu je jeho vysoká podpora vlákna, jak signalizuje jeho vysoký index (FSI). Vysokou podporou vlákna je míněno, že vyztužená struktura předloženého vynálezu má FSI přinejmenším 68. Na tomto místě používaný index FSI je definovaný v publikaci Robert L. Beran, The Evaluation and Selection of Forming Fabrics, vyd. Tappi duben 1979, Vol. 62, No. 4, která je zařazena jako odkaz. Index FSI alespoň 68 připouští podpírat papírenská vlákna tak, aby byla plně odkloněna do kanálků 44, nedovolují jim však, aby byla profouknuta skrz pás 10. Příze 120,

122 prvního povrchu 16 jsou přednostně protkaný ve vazbě N nad a N pod, kde N je kladné celé číslo, 1, 2, 3 ... Preferovaná vazba dosáhující vysokého indexu FSI je čtvrcová vazba mající N = 1, t.j. 2-prošlupový vzor, s vysokým počtem ok. ( Obvykle, prošlup = N + 1 ). Počet ok asi 45 x 49 (podélná příze 120 x příčná příze 122) v 2-prošlupovém vzoru je současně preferované uspořádání pro první povrch 16 pásu 10 jednoho příkladu provedení předloženého vynálezu. Tato vazba zajišťuje FSI asi 95. Aktuálně je také preferován počet ok asi 34 x 37 ve 2-prošlupovém vzoru, zajišťující index FSI asi 72. Je zřejmé, že mohou být použity další vazby, zahrnující, například holandský kepr, obrácený holandský kepr, a další vazby poskytující postačující index FSI, tj. větší než asi 68, pro vytvoření prvního povrchu 16 přivráceného k papíru.

V souladu s předloženým vynálezem druhá podélná příze 220 může být protkaná vazbou 1 nad, N pod, kde N je kladné celé číslo větší než čtyři, čímž vytváří dlouhou rubovou neprovazující nit 20. Upřednostňovaná vazba je 1 nad a 4 až 12 pod (5-prošlup až 13prošlup); výhodně vazba 1 nad a mezi 5 a 9 pod (6-prošlup 10-prošlup) a nejlépe vazba 1 nad a 7 pod (8-prošlup). Bez ohledu na teorii, lze věřit, že je-li N menší než pět, výsledkem bude kratší rubová neprovazující nit, která poskytuje menší podélné vyztužení druhého povrchu, právě tak jako zvětšený objem pórů a hustou.

Je žádoucí, aby první povrch 16 měl mnohonásobnou a těsněji rozloženou příčnou přízi 122. která zajistí postačující podporu vlákna. Obecně, druhá podélná příze 220 druhého povrchu 18 se vyskytuje s frekvencí shodnou s podélnou přízí 120 prvního povrchu 16 za účelem zachování pevnosti švů a zlepšení tuhosti pásu. Avšak je možno uvažovat o tom,že druhá podélná příze 220 se může vyskytovat s frekvencí menší než podélná příze 120, například, v poměru 1:2, takže na každé dvě první podélné příze 120 připadá jedna druhá podélná příze 220.

Uvažuje se, že N-prošlupový vazbový vzor druhého ke stroji přivráceného povrchu vyztužené struktury může mít jakékoli pořadí osnovního prohozu. Výraz pořadí osnovního prohozu se vztahuje k pořadí manipulace s podélným osnovním vláknem v tkalcovském stavu při tkaní textilie pomocí člunku pojíždějícího tam a zpět při pokládání příčných útkových vláken. Jak ukazuje obr. 1, pořadí osnovního prohozu může být 1, 4, 7, 2, 5, 8, 3, 6, (pořadí osnovního prohozu delta 3). Pojmem delta pořadí osnovního prohozu je míněn číselný rozdíl mezi jakýmikoliv dvěma následnými osnovními označeními v pořadí osnovního prohozu. Pro stálé pořadí osnovního prohozu (jako je uvedeno na obr. 1 ), delta pořadí osnovního prohozu je určena odčítáním prvního čísla od druhého v seskupení čísel popisujícím pořadí osnovního prohozu. Mohou být využita další pořadí osnovního prohozu s aternativní vazbou, podobnou vazbě zobrazené na obr. 1, bez překročení rozsahu předloženého vynálezu. Pořadí osnovního prohozu je podrobně popsáno v U.S. patentu číslo 4 191 609 vyd. pův. Trokhan 4. března 1980, který je uveden jako odkaz.

Oproti mnohým vazbovým vzorům předepisovaným dosavadním stavem techniky, stabilizační účinek vzorované vrstvy 30 snižuje chatrnost textilie a umožňuje použití vysoce propustných vzorů druhého povrchu 18, s jejich základní malou tloušťkou a nízkým objemem pórů. Je to proto, že vzorovaná vrstva 30 zpevňuje první povrch 16 vzhledem k druhému povrchu 18 ihned po odlití a během postupu výroby papíru. Znamená to, že 10- prošlupové vzory nebo větší, mohou být využitý pro druhý, ke stroji přivrácený povrch 18. Vyztužená struktura 12 podle předloženého vynálezu by měla umožnit dostatečný průtok vzduchu kolmo • ·

k rovině vyztužené struktury 12. Vyztužená struktura 12 má přednostně na čtverečnou stopu propustnost pro vzduch alespoň 800 standardních krychlových stop za minutu, raději alespoň 850 standardních krychlových stop za minutu na čtverečnou stopu a nejlépe alespoň 900 standardních krychlových stop za minutu na čtverečnou stopu. V jistých situacích, takových jaké při použití sušící mezní clony, může být používána s přijatelnými výsledky vyztužená struktura s nižší propustností pro vzduch. Bez ohledu na teorie, je možno dovolit použití vyššího počtu ok, které současně zvětší index FSI a zmenší objem pórů. Tímto způsobem je možno dosáhnout indexu FSI až 80 nebo dokonce 95. Ovšem vzorovaná vrstva 30 bude mít zmenšenou propustnost pro vzduch pásu 10 v závislosti na vybraném vzoru.

Propustnost pro vzduch vyztužené struktury 12 je měřena při napětí 15 liber za lineární palec na zařízení Valmet Permeability Measuring Device od Valmet Company, Helsinki,Finsko při rozdílu tlaků 100 Pascalů. Jestli část vyztužené struktury 12 vykazuje vpředu zmíněné omezení propustnosti pro vzduch, pak je za takto omezenou pokládána celá vyztužená struktura 12.

V dalším provedení vynálezu může vyztužená struktura 12 dále obsahovat plst, také citovanou jako tlačná plst, jak je používaná v konvenční výrobě papíru ve způsobu, který nepoužívá sušení na pásu s procházejícím vzduchem. V toto provedení není nezbytné, aby podstatná část příze byla průsvitná pro aktinické záření. Vzorovaná vrstva 30 může být aplikovaná na plst obsahující vyztuženou strukturu 12 jak je popsáno v U.S. patentech 5 556 509 vyd. 17. září 1996 pův. Trokhan a kolektiv; 5 580 423 vyd. 3. prosince 1996 pův. Ampulski a kolektiv; 5 609 725 vyd. 11.března 1997 pův. Phan; 5 629 052 vyd. 13. května 1997 pův. Trokhan a kolektiv; 5 637 194 vyd. 10. června 1997 pův. Ampulski a kolektiv a 5 674 663 vyd. 7. října 1997 pův. McFarland a kolektiv, které jsou zmíněny jako odkazy.

Vzorovaná vrstva

Vzorovaná vrstva 30 je odlévána z fotosenzitivní pryskyřice, jak je popsáno výše a ve vpředu zmíněných patentech, na které je odkazováno.

Vzorovaná vrstva 30 výhodně sahá od zadní strany povrchu 42 druhé vrstvy 18 vyztužené struktury 12 ven za první povrch 16 vyztužené struktury 12. Vzorovaná vrstva 30 také přesáhne vně z vrchu povrch 46 o vzdálenost přednostně od 0,00 palce (0,00 milimetr) do asi 0,050 palce ( 1,3 mm), výhodně o vzdálenost od asi 0,002 palce do asi 0,030 palce. Rozměr vzorované vrstvy 30 kolmo a za první povrch 16 (překrytí) obecně se zvyšuje tak jak se vzor stává hrubější.

• · · · · · * • · · · ·· *··

Přednostně vzorovaná vrstva 30 vytváří předem daný vzor, který otiskne jako šablona na papír, který je na pásu 10 vyráběn. Zejména preferovaným vzorem pro vzorovanou vrstvu 30 sušicího pásu užívaného v sušicím úseku papírenského stroj je v podstatě souvislá mřížka. Jestliže je jako preferovaný vybrán pro vzorovanou vrstvu 30 v podstatě souvislý mřížkový vzor, jednotlivé odchylovací kanálky 44 se rozprostírají mezi prvním povrchem a druhým povrchem pásu 10. V podstatě souvislá mřížka obklopuje a ohraničuje odchylovací kanálky 44. Vzorovaná vrstva 30 pásu 10 podle předloženého vynálezu může mít také nespojitý nebo polospojitý vzor. Například může být použita vzorovaná vrstva jaká je popsána v U.S. patentu číslo 5 714 041 vyd. pův. Ayers a kolektiv vyd. 3. února 1998, které jsou uvedeny jako odkaz.

Nesouvislý vzor vrstvy může být obzvláště užitečný, když je pás 10 podle předloženého vynálezu používán jako formovací síto formovací sekce papírenského stroje, jak je popsáno v U.S. patentu 4 514 345 vyd. 30. dubna 1985 pův. Johnson a kolektivy, který je uveden jako odkaz. Papírenský pás 10 podle předloženého vynálezu je makroskopicky monoplanární. Rovina papírenského pásu 10 definuje jeho X-Y směry. Kolmý k X-Y směrům a rovině papírenského pásu 10 je Z směr pásu 10. Podobně papír vyráběný na pásu podle předloženého vynálezu může být pojímán jako makroskopicky monoplanární a ležící v rovině X-Y. Kolmý k X-Y směrům a rovině papíru je Z-směr papíru. První povrch 40 pásu 10 je ve styku s papírem neseným na něm. Během výroby papíru může první povrch 40 pásu 10 vytlačit na papír vzor odpovídající vzoru vzorované vrstvy 30.

Druhý nebo rubový povrch 42 pásu 10 je strojová styčná plocha pásu 10. Rubový povrch 42 může být opatřen rubovou mřížkou mající v sobě průchody, které jsou odlišné od odchylovacích kanálků 44. Průchody vytvářejí nepravidelnosti ve struktuře rubu druhého povrchu pásu 10. Průchody umožňují unikání vzduchu v rovině X-Y pásu 10, přičemž tento unikající vzduch nemusí nutně protékat směrem Z přes odchylovací kanálky 44 pásu 10.

Pás 10 podle předloženého vynálezu může být vyroben podle jakéhokoliv z dále uvedených patentů: U.S. patenty: 4 514 345 vyd. 30 dubna 1985 pův. Johnson a kolektiv; 4 528 239 vyd. 9.července 1985 pův. Trokhan; 5 098 522 vyd. 24. března 1992; 5 260 171 vyd. 9. listopadu 1993 pův. Smurkoski a kolektiv; 5 275 700 vyd. 4.ledna 1994 pův. Trokhan; 5 328 565 vyd. 12. července 1994 pův. Rasch a kolektiv; 5 334 289 vyd. 2. srpna 1994 pův. Trokhan a kolektiv; 5 431 786 vyd. 11. července 1995 pův. Rasch a kolektiv; 5 496 624 vyd. 5. března 1996 pův. Stelljes, ml. a kolektiv; 5 500 277 vyd. 19. března 1996 pův.Trokhan a kolektiv; 5 514 523 vyd. 7. května 1996 pův.Trokhan a kolektiv; 5 554 467 vyd. 10. září 1996 pův. Trokhan a kolektiv; 5 566 724 vyd. 22. října 1996 pův.Trokhan a kolektiv; 5 624 790, vyd.

29. dubna 1997 pův. Trokhan a kolektiv; a 5 628 876 vyd. 13. května 1997 pův. Ayers a kolektivy, které jsou uvedeny jako odkazy.

Příklady výhodných provedení

Dva příklady předloženého vynálezu, předložený vynález I a předložený vynález II, jsou popsány dále, s podstatnými charakteristickými rysy podle níže uvedené tabulky 1.

Příklad vynálezu I

Příklad I zahrnuje vyztuženou strukturu mající první podélnou a příčnou přízi 120, 122 z polyesteru. Příze 120 a 122 obecně kruhového průřezu, s jmenovitými průměry 0,15 mm a 0,20 mm, jsou protkané čtvercovou vazbou jednou nad a jednou pod k vytvoření 2prošlupového prvního povrchu 16. První podélná a příčna příze 120, 122 vytvářející první povrchy 16 jsou v podstatě průsvitné pro aktinické záření, které je používáno pro vytvrzování vzorované vrstvy 30.

Druhá podélná příze 220, je protkaná do druhého povrchu 18 přivráceného ke stroji, spojením s příčnou přízí 122 střídavě v 8-prošlupovém vzoru v pořadí osnovního prohozu 1, 4, 7, 2, 5, 8, 3, 6 a delta osnovního prohozu tři. Druhá podélná příze 220, která má v podstatě kruhový příčný průřez s jmenovitým průměrem 0,15 mm, je spojena s příčnou přízí 122 střídavě. Druhá podélná příze 220 je zhotovena z polyesteru obsahujícího saze a je opakní k aktinickému záření. Opakní druhá povrchová vlákna připouští vyšší energii aktinického záření a zlepšuje přilnavost pryskyřice k vyztužené struktuře, čímž udržuje náležitou propustnost zadní strany.

Příze tvořící první povrch 16 jsou tkány v pravoúhlé vazbě, která má v prvním podélném směru příze 120 počet ok 45 na palec a 49 ok na palec v příčném směru příze 122. Druhé podélné příze 220 druhého povrchu 18 jsou tkané při 45 přízích na palec, což odpovídá počtu podélných přízí 120.

Předložený příklad I poskytuje strukturu s přijatelnou tuhostí a indexem FSI 95. Celková tloušťka vyztužené struktury 12 příkladu vynálezu I je 0,018 palce (18 mils), objem pórů je 0,013 in3/in a Ng (normalizovaný objem pórů je okolo 2, a tuhost CD činí 9,20 gf *'cm /cm. Tyto parametry, tj. tuhost, FSI, tloušťka a objem pórů jsou měřeny zkušebními metodami popsanými dále a jsou překvapivě lepší než u pásů podle dřívější techniky. Normalizovaný

• · objem pórů je vypočítán dělením objemu pórů na jednotkovou plochu navrhovaným příčným rozměrem největšího MD vlákna, například průměrem kruhového příčného průřezu tkané vyztužené struktury. Pro srovnání dále uvedená Tabulka 1 ukazuje tyto parametry pro různé typy pásů, včetně pásů podle předloženého vynálezu. Příklad provedení vynálezu I bude porovnáván s pásem obsahujícím jednoduchou vrstvu I, dvojitou vrstvu I a trojitou vrstvu I vzhledem k jejich podobnému počtu ok a průměru vlákna.

Příklad vynálezu II

Příklad vynálezu II obsahuje vyztuženou strukturu, která má podélnou a příčnou přízi 120, 122 z polyesteru. Příze 120 a 122 mají v podstatě kruhové příčné průřezy s jmenovitými průměry 0,22 mm a 0,28 mm a jsou protkané pravoúhlou vazbou jednou nad, jednou pod k vytvoření 2-prošlupového prvního povrchu 16. První podélná a příčná příze 120, 122 vytvářející první povrch 16 jsou v podstatě průsvitné pro aktinické záření, které je používáno pro vytvrzování vzorované vrstvy 30.

Druhá podélná příze 220, je protkaná do druhého povrchu 1_8 přivráceného ke stroji, vázáním s příčnou přízí 122 opakovaně v 8-prošlupových vzorech, v pořadí osnovního prohozu 1, 4, 7, 2, 5, 8, 3, 6 a delta pořadí osnovního prohozu tři. Druhá podélná příze 220, která má v podstatě kruhový příčný průřez s jmenovitým průměrem 0,22 mm, je svázána s příčnou přízí 122 střídavě. Druhá podélná příze 220 je vyrobena z polyesteru obsahujícího saze, který je opakní pro aktinické záření. Opakní vlákna druhého povrchu umožňují použít vyšší energii aktinického záření a zlepšují přilnavost pryskyřice k vyztužené struktuře a přitom udržují postačující propustnost zadní strany pásu.

Příze tvořící první povrch 16 jsou tkané v pravoúhlé vazbě, přičemž počet ok příze 120 činí 34 na palec a počet ok příze 122 je 37 ok na palec. Druhá příze 220 druhého povrchu je vázána při 34 přízích na palec, což odpovídá první podélné přízi 120.

Příklad vynálezu II poskytuje strukturu mající přijatelnou tuhost a index FSI 72. Celková tloušťka vyztužené struktury podle příkladu vynálezu II je 0,027 palce (27 mils), objem pórů je 0,0173 in³/in² a Ng (normalizovaný objem pórů) je asi 2,0. Tyto parametry, tj. tuhost, index FSI, tloušťka a objem pórů jsou měřeny zkušebními metodami popisovanými dále a jsou překvapivě lepší než u pásů podle dosavadní techniky. Normalizovaný objem pórů je vypočítán dělením objemu pórů na jednotkové ploše navrhovaným příčným rozměrem největšího MD vlákna, t.j. průměrem kruhového průřezu tkané vyztužené struktury. Pro porovnání následující tabulka 1 ukazuje tyto parametry pro záměnné typy pásů, včetně řešení • ·

podle předloženého vynálezu. Pro účely porovnání s řešením podle příkladu II je vhodná konstrukce označená jako Dvojitá vrstva II.

Tabulka 1: Srovnání vyztužených struktur

Vytuže ná stmktu ra	Počet ok	Rubo- vá neprovazující nit	Průměry vlákna	Objem pórů	Normali- zovaný objem pórů	Tloušťka	CD tuhost	FSI
	(příze na palec)	Počet CD přízí	(mm)	in³/in²	N_g	(mils)	(gf*cm²/c m)
Jedno- duchá vrstva I	52x52 (MDxCD)	1	MD: 0,15 CD: 0,15	0,0089	1,5	12	4,46	104
Dvojitá vrstva I	(2x48)x 52 ((2xMD)x CD	3	1. MD: 0,15 2. MD 0,15 CD: 0,18	0,0182	3,0	24	6,96	67
Dvojitá vrstva II	(2x35)x30 ((2xMD)x CD)	3	1. MD: 0,22 2. MD: 0,22 CD: 0,28	0,0282	3,3	36	21,1	43
Trojitá vrstva I	45x48/45x 24 (MDxCD)/ (MdxCD)	1	l.MD:0,15 1. CD:0,15 2. MD:0,15 2.CD:0,20	0,0186	3,1	26	17,55	94
Předložený vynález I	(2x45)x49 ((2xMD)x CD)	7	1. MD:0,15 2. MD:0,15 CD :0,20	0,013	2,2	18	9,2	95
Předlo žený vynález II	(2x34)x37 ((2xMD)x CD)	7	1. MD:0,22 2. MD:0,22 CD:0,28	0,0135	2,0	26,6	22,62	72

Jak je možno vidět z údajů uváděných v Tabulce 1, konstrukce s jednoduchou vrstvou má vysoký index FSI a nejnižší objem pórů, včetně normalizovaného objemu pórů, v důsledku čehož poskytuje zvýšenou sušicí výkonnost, ale má relativně nízkou tuhost, přispívající k nízké životnosti pásu v papírenské výrobě. Obě konstrukce s dvojitou vrstvou mají vyšší tuhost, ale velmi vysoký objem pórů, včetně normalizovaného objemu pórů a relativně vysokou tloušťku, mající za následek jejich vysokou vodní kapacitu a v jejím důsledku klesající sušicí výkonnost. Trojitá vrstva zajišťuje nejvyšší relativní tuhost a velmi dobrý index FSI, ale také má vysoký objem pórů, normalizovaný objem pórů a vysokou tloušťku, což má za následek velmi vysokou vodní kapacitu a tudíž nízkou výkonnost sušícího procesu. Konstrukce obou příkladů řešení předloženého vynálezu kupodivu poskytuje velmi dobrou tuhost (podobně jako trojvrstvé pásy), velmi dobrý index FSI, nízký objem pórů a tloušťku. Co je důležité, vyztužené struktury jak podle příkladu I, tak i podle příkladu II mají normalizovaný objem pórů blízký 2.0 a tedy blížící se normalizovanému objemu pórů konstrukce s jednoduchou vrstvou. Proto tedy struktura podle přiloženého vynálezu, když obsahuje vzorovaný pryskyřičný papírenský pás, poskytuje nízkou vodní kapacitu pásu s dobrou trvanlivostí, vynikající podporou vlákna a zlepšenou sušicí výkonností.

Zkušební metody

Tuhost

Vybavení

Tuhost vyztužených struktur byla měřena úplným ohybovým testem ( Pure Bending Test), který stanoví ohybovou tuhost s pomocí zařízení KES-FB2 Pure Bending Tester. Pure Bending Tester je přístroj ze série Kawabata's Evaluation System. Přístroj je navržen pro měření základních mechanických vlastností tkanin, netkaných textilií, papírů a dalších tenkých materiálů a je produktem firmy Kato Tekko Co. Ltd., Kyoto, Japonsko.

Ohybové vlastnosti jsou důležité pro ohodnocení vyztužených struktur a jsou jednou z rozhodujících vlastností určujících tuhost. V minulosti byla pro měření využívána metoda s vetknutým koncem. KES-FB2 tester je přístroj používaný pro úplné zkoušky ohybem. Na rozdíl od metody s vetknutým koncem, tento přístroj má speciální vlastnost. Celý vzorek vyztužené struktury je ohnutý přesně do oblouku konstantního poloměru a úhel oblouku je plynule měněn.

Metoda

Vyztužené struktury byly rozřezány na části o rozměrech přibližně 1,6 x 7,5 cm v podélném a příčném směru. Síře vzorku byla měřena s tolerancí 0,00lín za použití Starrettova ručičkového posuvného měřítka s nóniem. Síře vzorku byla převedena na centimetry. První (k papíru přivrácený) povrch a druhý ( ke stroji přivrácený) povrch každého vzorku byly identifikovány a označeny. Každý vzorek byl střídavě umístěn v čelistech přístroje KES-FB2 tak, že vzorek byl nejprve ohnut tak, aby pokrytá strana byla zatížena tahovým napětím a nepokrytá strana aby byla podrobena stlačení. Orientace v přístroji KES-FB2 je taková, že první povrch je vpravo a druhý povrch vlevo. Vzdálenost mezi přední stranou pohyblivé čelisti a zadní částí pevné čelisti byla 1 cm. Vzorek byl zajištěný v přístroji následujícím způsobem.

První přední strana pohyblivého držáku a zadní strana stacionárního držáku byly otevřeny pro přijmutí vzorků. Vzorek byl vložený doprostřed mezi vršek a dolní konec čelistí. Zadní stacionární držáku byl pak uzavřen rovnoměrným utahováním vrchní a spodní křídlaté matice do té doby, než byl vzorek upevněný, ale ne moc pevně. Čelisti na přední straně stacionárního držáku byli pak zavřeny podobným způsobem. Vzorek byl nastaven kolmo k držáku, pak byla utažena přední strana čelistí aby bylo zaručeno bezpečné držení vzorku. Vzdálenost (d) mezi přední stranou držáku a zadní stranou držáku byla 1 cm.

Výstupem přístroje je zátěžové napětí článku (Vy) a křivka napětí (Vx). Zátěžové napětí článku bylo převedeno na ohybový moment normalizovaný pro vzorek šíře (M) následujícím způsobem:

Moment (M, gf*cm/cm) = (Vy * Sy *d)/W kde Vyje výkon napěťového článku,

Sy je citlivost přístroje v gf*cm/V, d je vzdálenost mezi držáky a W je šířka vzorku v centimetrech.

Přepínač citlivosti přístroje byl nastaven na 5 x 1. Toto nastavení přístroje bylo kalibrované použitím dvou závaží o velikosti 50 gramů. Každé závaží bylo zavěšeno na niti. Nit byla navinuta okolo táhla na spodním konci zádního stacionárního držáku a zahnuta ke sponě výsuvné dopředu a zpět ze středu hřídele.. Jedna závažová nit byla omotána kolem přední strany a zahnuta zadní sponě. Druhá závažová nit byla omotána kolem hřídele a zahnuta k přední sponě. K přístroji byly z pravé a levé strany připevněny dvě kladky. Vršky kladek byly umístěny v horizontální rovině vzhledem ke středu spony . Obě závaží byla pak zavěšena na kladky (jedno nalevo a jedno vpravo) ve stejnou současně. Byl nastaven plný rozsah napětí 10 V. Poloměr středního hřídele byl 0,5 cm.Takto činil výsledný plný rozsah citlivosti (Sy) pro moment osy 100 gf*0,5/10V (SgPcm/V).

Výstup pro křivkovou osu byl kalibrován spuštěním měřícího motoru a ručním zastavením pohybujícího se držáku, když ukazatel stupnice dosáhl 1,0 cm(na -1).Výstupní napětí (Vx) • · « bylo nastaveno na 0,5 V. Výsledná citlivost (Sx) pro křivková osu byla 2/(volts*cm).

Zakřivení (K) bylo získáno následujícím způsobem:

Zakřivení (K, cm'¹) = Sx * Vx kde Sx je citlivost křivkové osy a Vx je výstupní napětí

Pro stanovení ohybové tuhosti pohyblivý držák byl cyklicky přestavován z poloh zakřivení 0 cm'¹ do + lem'¹ do -lem ⁴ do 0 cm ⁴ rychlostí 0,5cm⁴/sec. Každý vzorek byl cyklován nepřetržitě do té doby, než byla ukončena čtyři úplná kola. Výstupní napětí přístroje bylo zaznamenáváno v digitálním formátu používaným osobním počítačem. Typický grafický výstup je uveden na obr. 4. Na začátku testu nebylo ve vzorku žádné napětí. Když test začal dynamometr zjišťoval zátěž ohýbaných vzorků. Počáteční ohýbání směřovalo ve směru hodinových ručiček při pohledu shora dolů na přístroj. Při dopředu směřujícím ohnutí první povrch tkaniny je natahován a druhý povrch je stlačován. Zátěž se zvětšovala do té doby, než ohybové zakřivení dosáhlo přibližně +lcm⁴ (jedná se o ohyb vpřed (FB) jak uvádí vyobrazení 4). V poloze přibližně +lcm⁴ byl směr otáčení obrácen. Během návratu se údaj dynamometru snižuje. Jedná se vrácení ohybu vpřed (FR). Když otáčivý držák prochází 0 ohýbání začíná v opačném směru, přičemž se pokrytá strana stlačuje a nepokrytá strana se prodlužuje. Ohyb vzad (BB) se vykonává do polohy přibližně -1 cm⁴ ve které se směr otáčení obrací a dochází tak k odstranění ohybu vzad (BR).

Údaje byly analyzovány následujícím způsobem. Lineární návratová čára byla získána mezi asi 0,2 a 0,7 cm⁴ pro ohyb vpřed (FB) a vrácení ohybu vpřed (FR). Lineární návratová čára byla získána mezi asi -0,2 a -0,7 cm⁴ pro ohyb vzad (BB) a vratnou fázi ohybu vzad (BR), jak znázorňuje vyobrazení 5, které ukazuje lineární zpětné čáry mezi 0,2 a 0,7 cm⁴ pro ohyb vpřed (FB) a návratovou fázi ohybu vpřed (FR) a mezi -0,2 a 0,7cm⁴ pro ohyb vzad (BB) a návratovou fázi ohybu vzad (BR). Sklon čáry je ohybová tuhost (B). Má jednotku gf*cm²/cm. Toto bylo získáno pro každý ze čtyř cyklů pro každou ze čtyř částí. Sklon každé čáry je označen jako ohybová tuhost (B). Má jednotku gf*cm²/cm. Ohybová tuhost při ohybu vpřed je označována jako BFB. Jednotlivé dílčí hodnoty pro čtyři cykly byly zprůměrovány a označeny jako průměry BFB,BFR, BBF, BBR. Byly měřeny dva oddělené vzorky v

• · · provedení MD a CD. Hodnoty pro dva vzorky byly zprůměrovány společně. MD a CD hodnoty byly zaznamenány odděleně. Hodnoty jsou uvedené v Tabulce 2.

Tabulka 2: Ohybová tuhost

	C	►hybová tuhost (gf*cm²/cm)
Příklad	MD/CD	AVG BFB	AVG BFR	AVG BBF	AVG BBR	AVG AVG
Jednoduchá vrstva	MD	2,78	2,73	3,20	3,12	2,96
Jednoduchá vrstva	CD	4,14	3,99	4,88	4,82	4,46
Dvojitá vrstva I	MD	31,69	25,52	35,42	36,97	32,40
Dvojitá vrstva I	CD	6,72	6,35	7,68	7,10	6,96
Dvojitá vrstva II	MD	50,87	51,30	60,93	65,63	57,37
Dvojitá vrstva II	CD	19,38	18,75	23,36	22,92	21,10
Trojitá vrstva I	MD	8,88	8,57	11,27	10,28	9,75
Trojitá vrstva I	CD	18,61	17,47	17,26	16,86	17,55
Příklad vynálezu I	MD	12,13	11,02	13,69	12,63	12,37
Příklad vynálezu I	CD	9,10	8,80	9,35	9,03	9,20
Příklad vynálezu II	MD	28,98	25,26	35,88	34,47	31,15
Příklad vynálezu II	CD	21,06	19,85	24,97	24,62	22,62

Příklady průběhů hodnot „Forvard Bend“ pěti MD vzorků jsou zobrazeny na obr. 6.

Tloušťka „Měřítko“ nebo tlouštka t vyztužené struktury 12 je měřena za použití digitálního mikrometru Emveco Model 210A firmy Emveco Company of Newburg, Oregon nebo podobným zařízením, používající zatížení 3 libry na čtvereční palec, aplikované prostřednictvím kruhové patky o průměru 0,785 palce Vyztužená struktura 12 je.během

• ·

měření tloušťky zatížena v podélném směru 20 librami na délkový palec. Vyztužená struktura by měla být během testování udržována na teplotě asi v 70°F.

• · · · • · • · · • * « • · <

• a « ·

Objem pórů «

Objem pórů vyztužené struktury je před aplikací vzorované vrstvy určen následující metodou. Čtvercový kus o straně čtyři palce (16 in²) vyztužené struktury je změřen posuvným měřidlem ( metodou uvedenou výše) a zvážen. Je určena objemová hmotnost základních přízí; hustota prostorů pórů je předpokládána v hodnotě 0 gm/cc. Pro polyester (PET) se udává objemová hmotnost 1,38 gm/cc. Čtyřpalcový čtverec je zvážen a tím zjištěna hmota zkušebního vzorku. Objem pórů na čtverečný palec vyztužené struktury je pak vypočítán následujícím vzorcem (s přeměnou jednotek, kde je třeba):

Objem pórů = V _totai - V_yams= (t x A) - (m/p) kde

Vtotai= celkový objem zkušebního vzorku V_yams⁼ objem samotné tvořící příze t= tlouštka zkušebního vzorku A = plocha zkušebního vzorku m =hmota zkušebního vzorku p= hustota přízí

Objem pórů na čtverečný palec vyztužené struktury je pak vypočítán dělením vypočítaného objemu pórů plochou (16 in²) zkušebního vzorku (za předpokladu, že všechny jednotky jsou převedeny a konzistentní).

Jsou možná i další provedení vynálezu obsahující různé kombinace a obměny dříve zmíněných řešení, přičemž tím není zamýšleno omezovat předložený vynález jen na ta provedení, která byla zobrazena a popsána shora.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Papírenský pás, vyznačující se tím, že obsahuje vyztuženou strukturou zahrnující: k papírovému pásu přivrácený první povrch z protkaných první podélné příze a příčné příze, kde první povrch má index F$1 alespoň 68; ke stroji přivrácený druhý povrch zahrnuje druhé podélné příze spojované jen s řečenou příčnou přízí v N-prošlupovém vzoru, kde N je větší než čtyři; kde zmíněné druhé podélné příze se vážou jen se zmíněnými příčnými přízemi střídavě; a vzorovaná vrstva vystupuje vně ze zmíněného prvního povrchu, přičemž zmíněná vzorovaná vrstva vytváří dotykovou plochu pro papírovou vrstvu vystupující vně ze zmíněného prvního povrchu a zmíněná vzorovaná vrstva přesahuje alespoň částečně druhý povrch.

2/3

UJD/zUJO+jĎ */y ujd/_zujo*jď */v

-/ -03 O 03 /

K,! /cm

Fig. 4

K. l/cm

Fig. S

Ρ V 2000- 3393 * ’ · * * ·

-2€5. Vzorovaný pryskyřičný papírenský pás, vyznačující se tím, že má vyztuženou strukturou mající normalizovaný objem pórů Ng méně než o 2,8 a tuhost v příčném směru alespoň 7 gf*cm /cm.

6. Vzorovaný pryskyřičný papírenský pás podle nároku 5, vyznačující se tím, že zmíněná vyztužená struktura má k papíru přivrácený první povrch protkaných prvních podélných přízí a příčných přízí má index FSI alespoň 68; ke stroji přivrácený druhý povrch zahrnuje druhé podélné příze spojované jen se zmíněnými příčnými přízemi v N-prošlupovém vzoru, kde N je větší než čtyři; a kde zmíněné druhé podélné příze vážou jen jednu ze zmíněných příčných přízí střídavě.

7. Papírenský pás podle nároků 5 nebo 6, vyznačující se tím, že zmíněné první podélné a příčné příze řečeného prvního povrchu mají index FSI přinejmenším 80 a přednostně přinejmenším 95.

8. Vzorovaný pryskyřičný papírenský pás, vyznačující se tím, že má vyztuženou strukturu mající normalizovaný objem pórů Nq menší než 2,8 a tuhost v příčném směru přinejmenším 22 gf“cm /cm.

9. Vzorovaný pryskyřičný papírenský pás podle nároku 8, vyznačující se tím, že vyztužená struktura má k papíru přivrácený první povrch protkaných prvních podélných přízí a příčných přízí, má index FSI alespoň 68; ke stroji přivrácený druhý povrch zahrnuje druhé podélné příze spojované jen s řečenými příčnými přízemi v N-prošlupovém vzoru, kde N je větší než čtyři; a kde řečené druhé podélné příze se vážou jen s jednou z příčných přízí střídavě.

10.Papírenský pás podle nároků 8 nebo 9, vyznačující se tím, že zmíněné první podélné a příčné příze zmíněného prvního povrchu mají index FSI alespoň 80, a přednostně alespoň 95.

PV/OpOr 3393

4048100

,J) t p ^1JI t _l ..1 i L γΊ f i? 1 '^Τς^-ΞΖΖ P ^J— Π —I - cz zc —1 p—^u— CZ CZ 4H T !U u I L*; 3C f A

4/3 ϋϋϋϋϋ ΰ^’ΐΓϋΐΓϋτπΓ )^MD

Fig.l

220

Fig-3

P V 2000- 3393

2. Papírenský pás podle nároku 1, vyznačující se tím, že zmíněné první podélné a příčné příze řečeného prvního povrchu mají index FSI alespoň 80 a přednostně alespoň 95.

3. Papírenský pás podle kteréhokoliv z nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že první podélné a příčné příze zmíněného prvního povrchu tvoří pravoúhlou vazbu.

4. Papírenský pás podle jakéhokoliv z nároků 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že zmíněné první podélné a příčné příze řečeného prvního povrchu obsahují 2-prošlupové pravoúhlé vazby a ke stroji přivrácený druhý povrch zahrnuje druhé podélné příze spojované střídavě jen s řečenými přízemi v N-prošlupovém vzoru, kde N je větší než sedm.

• ·

3/3

UJ3/_ZU1D*JĎ