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Filterband, insbesondere für Papierherstellungsmaschinen Die Erfindung
bezieht sich auf Filterband, insbesondere für Papierherstellungsmaschinen, unter
Verwendung von parallel zueinander verlaufenden, in der Ebene des Bandes liegenden
Kunststoffäden.
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Es wurde bereits in der nichtvorveröffentlichten deutschen Auslegeschrift
1206 717 vorgeschlagen, bei derartigem Filterband für Papierherstellungsmaschinen
Kettfäden aus Kunststoff zu verwenden und den Schuß abwechselnd aus Metall und Kunststoff
herzustellen, um einerseits die Verzerrungsfestigkeit von Metalldrähten und andererseits
die Geschmeidigkeit von Kunststoff zur Schaffung eines formhaltigen, jedoch schmiegsamen
leichten und haltbaren Gewebes ausnutzen zu können.
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Es ist auch bereits aus der deutschen Patentschrift 375 304 bekannt,
Sieb- und Filterkörper aus einer Anzahl nebeneinanderliegender Drähte herzustellen,
wobei jeweils ein glatter Draht mit einem verwundenen oder anderweitig mit unrundem
Querschnitt versehenen Draht abwechselt. Alle diese Drähte sind zur Bildung des
Sieb- oder Filterkörpers in einem gesonderten Stützkörper gehalten.
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Aus der bekanntgemachten deutschen Patentmeldung M 1289 IV b/27 d
ist es bekannt, ein um eine Entwässerungs- oder Filtertrommel geführtes Spanntuch
wasserdurchlässig zu machen, indem Spannschnüre nebeneinanderliegend in mit entsprechenden
Profilierungen versehenen Führungsfalzen so gehalten sind, daß zwischen den Spannschnüren
ein Wasserdurchtritt möglich ist.
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Der Erfindung lieb die Aufgabe zugrunde, ein nichtgewebtes, selbsttragendes
Filterband mit parallel zueinander verlaufenden Fäden zu schaffen, welches einen
möglichst homogenen Porenaufbau hat und durch seine Struktur eine weitgehende Anpassung
an gewünschte Porositätsgrade ermöglicht.
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Zum Lösen dieser Aufgabe ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die
aus thermoplastischem verdrilltem Material hergestellten Fäden mindestens einer
Fadenlage ausschließlich in Längsrichtung nebeneinanderliegend angeordnet sind und
entlang ihrer einander berührenden Kanten wenigstens teilweise miteinander verklebt
oder verschweißt sind.
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Dadurch, daß nach der Erfindung die parallel zueinanderliegenden Kunststoffäden
wenigstens teilweise miteinander verklebt oder verschweißt sind, ergibt sich ein
selbsttragender Aufbau des Filterbandes. Für die Einstellung der Porosität sind
insbesondere Größe und Richtung der Verdrillung von Bedeutung, daneben natürlich
auch die Wahl von Dimension und Querschnittsform des Fadens. Eine gute Homogenität
des Filterbandes schließlich wird dadurch erreicht, daß alle nebeneinanderliegenden
Kunststoffäden verdrillt ausgebildet sind, was auch aus hydraulischen Gründen besser
ist als die bekannte Anordnung mit abwechselnd verdrillten und glatten Fäden.
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Daneben hat das Filterband gemäß der Erfindung beispielsweise in der
Anwendung bei Papierherstellungsmaschinen sehr gute Eigenschaften hinsichtlich Widerstand
gegen Abnutzung und Korrosion, so daß auch eine lange Lebensdauer des Filterbandes
gewährleistet ist.
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Ein Filterband gemäß der Erfindung läßt sich einlagig herstellen.
Es ist jedoch auch ein Aufbau aus mehreren übereinänderliegenden Fadenlagen möglich.
Dann können nach der Erfindung zwei aus thermoplastischen gedrillten Kunststoffäden
bestehende Fadenlagen unter einem Kreuzungswinkel von vorzugsweise 90° übereinanderliegend
miteinander verbunden sein. Ein derartiges Filterband zeigt immer noch eine gute
Homogenität der Porosität bei größerer mechanischer Festigkeit.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine vergrößerte
bruchstückweise Draufsicht auf ein Filterband nach der Erfindung,
F
i g. 2 eine Querschnittsansicht nach der Linie 2-2 der F i g. 1, F i g. 3 eine vergrößerte
bruchstückweise Draufsicht einer abgewandelten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, F i g. 4 eine Ouerschnittsansicht nach der Linie 4-4 der F i g. 3, F
i g. 5 eine vergrößerte bruchstückweise Draufsicht einer anderen Ausführungsform
der Erfindung, F i g. 6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 der F i g.
5, F i g. 7 eine vergrößerte bruchstückweise Draufsicht noch einer Abwandlung der
Erfindung, F i g. 8 eine Querschnittsansicht nach der Linie 8-8 der F i g. 7, F
i g. 9 eine vergrößerte bruchstückweise Draufsicht eines Filterbandes gemäß der
Erfindung mit einer Vielzahl von übereinander angeordneten Fadenlagen, F i g. 10
eine vergrößerte bruchstückweise Draufsicht auf eine Abwandlung eines Filterbandes
mit einer Vielzahl von übereinanderliegenden Fadenlagen nach der Erfindung, F i
g. 11 eine vergrößerte bruchstückweise Draufsicht auf ein _Filterband gemäß der
Erfindung mit zusätzlichen Stützlitzen, F i g. 12 eine Schnittansicht, die eine
verdrehte Litze zeigt, durch. die sich ein Verstärkungselement erstreckt und F i
g. 13 eine Schnittansicht durch eine Abwandlung der verdrehten Litze mit einem darin
ausgebildeten Füllmaterial als Verstärkungsmittel.
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In den F i g. 1 bis 4 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
bei der flache Litzen 1-2-1 durch Verschmelzen, Kleben mit einem Lösungsmittel oder
mit Hilfe von Klebstoffen zu einer einzigen Schicht verbunden werden, wie es bei
8 in F i g. 2 gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform können die einzelnen Litzen,
bevor sie miteinander verbunden werden, in einer solchen Weise und um einen solchen
Betrag gedreht und durch Wärme gehärtet werden, daß sie die gewünschte besondere
Oberfläche und Porosität erhalten, ohne die einzelnen Litzen übermäßig zu beanspruchen.
Nach der Verbindung erhält man eine wesentliche Erhöhung der Dauerhaftigkeit und
Festigkeit unter gleichzeitiger Beeinflussung der Porosität, wenn man das Filterband
unter kontrollierten Temperaturbedingungen noch expandiert. Als geeignetes Material
hierfür haben sich Polycarbonat oder Nylon bewährt.
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Wie gezeigt, können die abwechselnden Litzen 1
ungefähr einhalbmal
oder um 180° gedreht sein mit ungefähr fünf Umgängen je 25 mm entgegen dem Uhrzeigersinn,
während die dazwischenliegenden Litzen 2 um dieselbe Größe in entgegengesetzter
Richtung oder im Uhrzeigersinn gedreht sein können, wodurch die zwischen benachbarten
Litzen gebildeten Öffnungen in Reihen ausgerichtet werden, die sich im wesentlichen
quer über die Ebene des Filtermediums erstrecken. F i g. 3 und 4 zeigen eine andere
Ausführungsform der Erfindung, bei der die Litzen 3-4-3 von im allgemeinen kreuzförmigem
Querschnitt sind, während die Öffnungen 10 zwischen benachbarten Litzen beträchtlich
zahlreicher, aber von verhältnismäßig kleinerer Abmessung sind. In den F i g. 5
und 6 sind die Litzen 5-6-5 von halbkreisförmiger Gestalt mit einem Kanalteil in
senkrechtem Querschnitt, wodurch die Öffnungen 11 zwisehen benachbarten Litzen abwechselnd
in einem Abstand stehen oder quer über die Breite des Filtermediums versetzt sind.
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Bei einer anderen Ausführungsform zeigen F i g. 7 und 8 eine Bauweise,
bei der die L-förmigen Litzen 7-7-7 mit ungefähr fünf Umgängen je 25 mm Länge in
der gleichen Richtung entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn gedreht
sind. Bei dieser Ausführungsform können die abwechselnden Litzen der Schichten auch
in Längsrichtung gegenüber den Zwischenlagen um eine Strecke verschoben sein, die
genügt, um die Öffnungen 12 zu schaffen, um eine gewisse Porosität zu erreichen.
Es ist jedoch klar, daß es in gewissen Fällen wünschenswert sein kann, die benachbarten
abwechselnden Litzen in einer solchen Art zu drehen, daß die relative Steigung der
Litze verändert wird, anstatt dies durch Verschieben der Litzen zu erreichen, um
die gewünschte Porosität zwischen benachbarten Litzen zu erreichen. Wie in F i g.
9 und 10 gezeigt, kann das nichtgewebte Filtermedium so gebildet werden, daß es
mehr als eine Lage verdrehter Litzen aufweist. In einem solchen Fall kann das Medium
eine obere Schicht Litzen 3-4-3 aufweisen, die sich in einem Winkel im Verhältnis
zu den Litzen 3'-4`-3' der unteren Schicht erstrecken können, um den gewünschten
Grad der Porosität durch die Öffnungen in den Lagen zu erzielen. In dieser Form
können sich die verdrehten Litzen 3-4-3 der oberen Lage in Längsrichtung und in
rechten Winkeln oder senkrecht im Verhältnis zu den verdrehten Litzen 3'-4'-3' der
unteren Schicht erstrecken, um den gewünschten Grad der Prosität zu schaffen und
eine vorherbestimmte Größe des besonderen Oberflächenbereichs, wie es in F i g.
10 gezeigt ist.
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Die F i g. 11 bis 13 illustrieren eine andere Form der Erfindung,
bei der Litzen 13 als Halte- oder Trägerelemente für die Filterlitzen 7 unter Bedingungen
verwendet werden können, wo die Litzen des Filtermediums keine genügende Stärke
haben, um die notwendigen mechanischen Funktionen während einer genügenden Lebensdauer
auszuhalten. Solch eine Bedingung kann beispielsweise vorhanden sein, wenn ein Filtermedium
mit gröberer Masche erwünscht ist. Wie gezeigt, können sich die Trägerlitzen 13
quer im Verhältnis zu dem Gewebe oder Medium erstrecken und mit einem Verstärkungsmittel
versehen sein, wie etwa Metalldrähten, Glaslitzen u. dgl., wie sie allgemein bei
15 in F i g. 1 gezeigt sind. In einer anderen Form, die bei F i g. 13 gezeigt ist,
können die Trägerlitzen 13 mit ungefähr 20 bis 40 Gewichtsprozent eines Füllmaterials
14 imprägniert werden, wie etwa Glasflocken aus Borsilikat u. dgl., um dem
Filtermedium die gewünschte Verstärkungskraft zu geben. In dieser Hinsicht ist klar,
daß die Trägerteile sich eher in Längsrichtung erstrecken können als quer im Verhältnis
zum Filtermedium, um die notwendige Dauerhaftigkeit für solche Medien zu schaffen.
In Fällen, in denen es wünschenswert ist, eine Trägerschicht in Verbindung mit dem
Filtermedium zu verwenden, können die Litzen 13 von einer größeren Querschnittsbemessung
im Verhältnis zu den Litzen des Filtermediums sein, um dadurch dem Medium oder dem
Gewebe eine größere Dauerhaftigkeit zu verleihen.
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Es versteht sich, daß die Litzen noch vielfach verschiedene andere
Querschnittsgestaltungen haben können, als es in den beschriebenen Ausführungsformen
dargestellt
ist. Es können auch gemäß F i g. 1 und 2 zusätzliche Litzen 19 in Längsrichtung
zwischen den abwechselnden Litzen 1 und den Zwischenlitzen 2 so angeordnet sein,
daß sie über den Öffnungen 9 liegen, die zwischen den benachbarten Litzen gebildet
werden. Auf diese Art und Weise kann man noch zusätzlich die Porosität des Filterbandes
beeinflussen. Außerdem sind die zusätzlichen Litzen 19 vorzugsweise von feinerer
Querschnittsabmessung und können je nach Wunsch verdreht sein oder nicht, um eine
vorherbestimmte Porosität durch Glasfiltermedien zu erreichen.
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Das Verbinden der Litzen Kante an Kante kann beispielsweise durch
Lösungsmittelldeben, Wärmeschmelztechnik oder durch die Verwendung von Klebstoffen
durchgeführt werden. Bei Wärmeschmelzverfahren kann Hitze durch erhitzte Platten
oder Walzen direkt aufgebracht werden. Es kann jedoch auch Hitze innerhalb der Litzen
selbst durch dielektrische Erhitzung mittels Hochfrequenz oder durch Ultraschall
erzeugt werden oder durch die Verwendung von erhitzter Luft oder erhitzten Flüssigkeiten.
Falls erwünscht, kann Druck in Verbindung mit den vorstehend erwähnten Wärmeerhitzungstechniken
oder mit Lösungsmittelverkleben verwendet werden.
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Folgende thermoplastische Materialien eignen sich besonders für die
Herstellung von Filterband gemäß der Erfindung und um endlose Bänder für Papiermaschinen
herzustellen: Zelluloseacetat, Zelluloseacetat-Butyrat, Polystyrol, Polyäthylen,
Polycarbonat, Polyprophylen, lineares Polyäthylen, Polyvinyl-Chlorin, Vinyl-Ester,
Vinyliden-Chlorid, Styrol-Acrylnitril, Styrol-Butadien, Polytetrafluoräthylen, Polychlortrifluoräthylen,
Acrylnitril-Harzgummi, Nylon, Methylmethacrylat, Äthylzellulose u. dgl.
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Unter den obenerwähnten thermoplastischen Materialien werden Polycarbonat
und Nylon bevorzugt, die die Eigenschaft haben, daß, wenn sie unter den geeigneten
Temperaturbedingungen expandiert werden, die Molekularkette, aus der der Kunststoff
besteht, in der Entspannungsrichtung orientiert wird, so daß die Widerstandsfähigkeit
des Materials stark erhöht wird. Damit das gewünschte Ergebnis erzielt wird, müssen
die Molekularketten eine genügende Beweglichkeit haben, so daß sie frei für die
Bewegung sind und mit benachbarten Molekularketten der Zusammensetzung ausgerichtet
werden können. In Fällen, in denen Hitze auf das Material zur Einwirkung gebracht
wird, um diese Beweglichkeit zu erhöhen, ist die bevorzugte Temperatur die sogenannte
»Glasübergangstemperatur«. Umgekehrt, wenn die »Glasübergangstemperatur« während
einer ziemlich langen Zeit überschritten wird, wie etwa bei der normalen Verwendung
eines endlosen Bandes bei der Herstellung von Papier, dann werden die Ausrichtung
und die günstigen Wirkungen einer derartigen Orientierung verringert oder gehen
verloren.
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Wenn ein Material wie etwa Polycarbonat expandiert wird, um bei Temperaturen
dieses Materials innerhalb der Glasübergangstemperatur von zwischen 121 und 154°
C die Orientierung zu erreichen, und anschließend bei Temperaturbedingungen die
Benutzung durchzuführen, die wesentlich unter der unteren Betriebsgrenze von 121°
C liegen, wird die Widerstandsfähigkeit des Materials nicht nur erhöht, sondern
die bevorzugte Ausrichtung des Materials wird beibehalten, und das Material kehrt
nicht vor diesem Expandieren in seine ursprüngliche Form zurück. Um demgemäß die
gewünschte molekulare Ausrichtung des Materials zu erreichen, ist es vorzuziehen,
daß die »Glasübergangstemperatur« des Materials wesentlich über der Höchsttemperatur
gehalten wird, der das Material bei der tatsächlichen Verwendung ausgesetzt wird.
Der Ausdruck »Glasübergangstemperatur«bedeutet dabei die Temperaturlinie zwischen
der unteren Temperatur, bei der einzelne Moleküle des Kunststoffes relativ fest
bleiben, und der höheren Temperatur, bei der die einzelnen Moleküle zur Bewegung
im Verhältnis zueinander frei sind.