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Einsatz von Nadelfilzen in einer Papiermaschine
Papiermaschinenfilze in der Papierherstellung
In der Sieb-, Press- und Trockenpartie der Papierherstellung kommen sogenannte Papiermaschinenbespannungen oder Papiermaschinenfilze, in der Kurzform auch „PMF" genannt, zum Einsatz. Sie sind Transport- und zugleich Produktionsmittel des Papiers und stellen die einzige Schnittstelle zwischen Papier und Maschine dar. Die Qualität der Bespannung ist maßgeblich für die Qualität des Endprodukts verantwortlich. Der Nassfilz wird in der Presspartie eingesetzt, um den Papierbrei weitgehend zu entwässern.
Die Trockenpartie wird mit Trockenfilzen bespannt. Dort wird dem Papier durch Druck und Hitze das restliche Wasser entzogen. Der dritte und letzte Filz ist für die Papieroberfläche zuständig. Die folgende Darstellung zeigt eine Sieb-, Press- und Trockenpartie bei der Papierherstellung:
Hohe Erwartungen an Papiermaschinenfilze
An Papiermaschinenfilze stellen sich hohe technische Erfordernisse. Eine sehr hohe Reißfestigkeit in Längsrichtung, vor allem wegen den hohen Produktionsgeschwindigkeiten der Papiermaschinen, aber auch Dimensionsstabilität in beide Richtungen, längs und quer, ist unerlässlich. Zudem sollen die Filze einen effizienten Trocknungsprozess ohne Zerstörung des sensiblen Zellstoffs gewährleisten. Höchste Gleichmäßigkeit bei Oberflächen, Dicke und Gewicht sowie Hitzebeständigkeit, Verschleißfestigkeit, gute Fasereinbindung in die Oberfläche und eine sehr glatte Papierseite runden die enorm hohen Anforderungen an einen Papiermaschinenfilz ab. Die Oberflächenbeschaffenheit spielt dabei eine ganz entscheidende Rolle, wenn es um die spätere Beurteilung der Oberflächenqualität des Papiers geht. Kurz gesagt, die Qualität der Papiermaschinenfilze trägt wesentlich zur Gewinnung einer anspruchsvollen Papierqualität bei – und sorgt gleichzeitig dafür, dass Produktivität in hohem Maße gewährleistet wird.
Um allen technischen Anforderungen gerecht zu werden, erfordert es den Einsatz eines komplexen Gebildes, das aus Faserlagen und Trägermaterialien besteht. Dabei werden Kombinationen aus verschiedenen Materialien und textilen Flächen wie Gelege, Gewebe und Gewirke als Trägermaterial der Filzlagen verwendet. Im Prinzip handelt es sich bei Papiermaschinenfilzen um Vliesstoffe, bei denen Filzlage um Filzlage auf ein sehr kompaktes Trägergewebe aufgenadelt wird.
Bei der Vernadelung von Papiermaschinenfilzen ist die Hauptanforderung, die Schädigung des Trägermaterials möglichst gering zu halten. Hierfür bietet Groz-Beckert spezielle Nadeln, die in Bezug auf Arbeitsteilform, Spitzen- und Kerbengeometrie optimal auf die Vernadelung von Papiermacherfilzen abgestimmt sind.
Da das Trägergewebe vor allem in Maschinenrichtung sehr hohen Reißkräften ausgesetzt ist, darf die Nadel beim Vernadelungsprozess vor allem die in Richtung des Kettfadens orientierten Monofilamente nicht zerstören. Daher kommt hier eine spezielle Arbeitsteilform, die sogenannte Tropfenform, besonders häufig zum Einsatz. Im Vergleich zum Standardarbeitsteil weist nur eine Kante Kerben auf, während die anderen beiden verrundet sind.
Aber auch die Nadelspitze kann das Trägermaterial schädigen. Daher kommt es bei der eingesetzten Nadel auch auf die Form der Nadelspitze an. Ist die Spitze zu scharf, wird der Träger regelrecht zerschnitten. Ist sie zu rund, kann es zu Schlingenbildung oder auch zu Nadelbruch auf Grund der erhöhten Biegebelastung kommen.
Die Kerbe macht den Unterschied
Ebenfalls von großer Bedeutung sind Kerbengröße, -position und -form bei der Vernadelung von Papiermaschinenfilzen. Zu große Kerben schädigen den Träger. Ist die Kerbe jedoch zu klein, leidet die Effizienz beim Vernadelungsprozess. Als Konsequenz bietet sich hier der Einsatz einer Nadel mit verhältnismäßig kleinen Kerben an, wobei der Abstand von Kerbe zu Kerbe pro Kante so klein wie möglich gehalten wird. Der Fasertransport wird somit von mehreren Kerben übernommen, ohne dabei das Trägergewebe zu schädigen. Je geringer zudem der Abstand zwischen Spitze und erster Kerbe ist, desto kürzer verweilt die Nadel im Produkt, wodurch das Risiko der Trägerschädigung noch weiter reduziert wird. Schließlich kommen häufig auch dreidimensional verrundete Kerben zum Einsatz, sogenannte HL-Kerben. In Kombination mit einem tropfenförmigen Arbeitsteilquerschnitt ist es möglich, je nach Ausrichtung der Nadel die Angriffspunkte auf die Filamente des Trägers so zu steuern, dass die Trägerschädigung minimiert wird. In diesem Zusammenhang spielt die Positionierung des Arbeitsteils im Nadelbrett eine ganz entscheidende Rolle.
Wie bereits erwähnt, führen bei der Herstellung von Filzen für die Papierindustrie selbst kleinste Maßabweichungen zu stark schwankenden Resultaten im späteren Papier. Für eine gleichbleibende Qualität bietet Groz-Beckert in diesem Rahmen Nadeln mit besonders enger Maßtoleranz an.