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Dokumentenidentifikation DE102004027733A1 13.01.2005
Titel Faservlies und Verfahren zur Herstellung
Anmelder Voith Fabrics Patent GmbH, 89522 Heidenheim, DE
Erfinder Jeffrey, John, Blackburn, GB;
Payne, Justin Alan, Blackburn, GB;
Sayers, Ian Christian, Preston, GB;
Ponton, David Stuart, Blackburn, GB
DE-Anmeldedatum 07.06.2004
DE-Aktenzeichen 102004027733
Offenlegungstag 13.01.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.01.2005
IPC-Hauptklasse D21F 7/08
IPC-Nebenklasse D04H 3/04   D04H 13/00   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Preßfilz, der eine Trägerschicht und zumindest eine siebgedruckte, im Wesentlichen keine Spuren hinterlassende membranartige Schicht umfasst.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft Faservliese für Preßfilze und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Im Preßabschnitt einer Papiermaschine ist die Aufgabe, so viel Wasser so rasch und wirksam wie möglich zu entfernen, während noch eine keine Spuren hinterlassende Wirkung auf die Oberfläche des Papierbogens vorhanden ist. Um dies zu erreichen, neigen Preßfilze im Allgemeinen dazu, mehrschichtige Strukturen mit hervorragender Verdichtungsbeständigkeit zu sein, wodurch ihnen ermöglicht wird, für eine lange Betriebslebensdauer ein großes Hohlraumvolumen zu behalten. Typischerweise wurden gewebte Strukturen mit daran genähten Füllfasern verwendet, doch wurde in vielen Fällen festgestellt, daß das Endmaß der Strukturen beträchtlich unter den Wirkungen einer Langzeitverdichtung aufgrund mehrfacher Walzenspaltdurchgänge durch die Pressen litt, was eine Verringerung der Wasserentfernungsfähigkeiten verursachte. Zusätzlich neigte das Vorhandensein von Schlaufen, die am Überkreuzungspunkt der Kettgarne und der Schußgarne gebildet wurden, dazu, am Papierbogen Spuren zu hinterlassen.

Preßfilze, die eine Vliesstoffschicht enthalten, und ihre Herstellung sind wohlbekannt. Zum Beispiel beschreiben die US-Patentschriften Nr. 4,427,734 (Albany International) und Nr. 4,789,760 (Asten Group) jeweils die Verwendung von zumindest einer Netzwerkschicht und von Vliesstoff-Füllschichten, die an der zum Bogen gerichteten Seite des Stoffs an eine gewebte Basisschicht genäht sind. Das Netzwerk wird durch die eingenähten Füllfasern an seiner Position verankert und wirkt, um die Verdichtung während der Verwendung zu verringern, während es die Entwässerungseigenschaften, die Feuchtigkeitsabsorption und/oder die Luftdurchlässigkeit der Füllschichten nicht verändert. Die Füllschichten wirken zur Bereitstellung einer glatten papierkontaktierenden Oberfläche.

Eine Vliesstoffmembran, die zur Verwendung in Papiermaschinenbespannungen geeignet ist, und das Verfahren zu ihrer Herstellung sind in den britischen Patentschriften GB 2 202 873 (Lefkowitz) und GB 2 235 705 (Lefkowitz) beschrieben. Diese herkömmliche Vliesstoffmembran weist eine schlaufenfreie ebene Oberfläche auf, die eine Gitterwerkstruktur aus in einer einzelnen Ebene liegenden verbindenden polymeren strukturellen Elementen in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung umfaßt, welche dazwischen eine Matrix aus beabstandeten Öffnungen definieren. Ein Anteil der Stege in Maschinenrichtung enthält ein eingekapseltes Garn in Maschinenrichtung.

Ein Vorgang zur Herstellung einer derartigen zusammengesetzten Membran ist in der US-Patentschrift Nr. 4,740,409 beschrieben. Bei diesem Verfahren werden lasttragende Garne so von einem Spulengestell zugeführt, daß sie innerhalb der Zone eines Extrudermundstücks zu liegen kommen. Der Extruder führt eine durch die Garne begleitete geschmolzene Matrix auf eine mit Stiften versehene Oberfläche einer Gußtrommel. Dies schafft ein perforiertes Band, dem gestattet wird, auf den Punkt abzukühlen, an dem es von der Gußtrommel entfernt werden kann.

Um einen Stoff von brauchbarer Größe zu ergeben, wird das Band dann um eine Umlenkwalze gerichtet und zu einer Position entlang der Polymerschmelze zurückgeführt, nachdem es zuerst auf die mit Stiften versehene Trommel zurück abgesetzt wurde. Der Rand des Bands wird erweicht, oder genauer, neu geschmolzen, so daß er sich mit dem benachbarten Extrudat verbinden kann. Es ergibt sich ein endloser poröser Bogen, der aus fortlaufend verbundenen porösen Bändern besteht, deren Grenzen kaum erkennbar sind. Sofern die zur Verfügung stehende Maschinenausrüstung groß genug ist, gibt es für die Größe des Stoffs, der hergestellt werden kann, keine Grenze.

Alternativ kann die Membran durch Zuführen eines entsprechenden einzelnen aus einer Anordnung von Bikomponentengarnen, deren Kern einen höheren Schmelzpunkt als jenen des Mantels aufweist, in jede zweite oder dritte periphere Rille einer mit Stiften versehenen Walze, welche in einer walzenspaltbildenden Beziehung mit einer Preßwalze angeordnet ist, gebildet werden. Das Material des Mantels wird zuerst geschmolzen, und dann bewegen sich die Garne in und durch den Walzenspalt, woraufhin das geschmolzene Mantelmaterial in seitliche Rillen und die freien Längsrillen in der Walze gedrängt wird. Beim Abkühlen härtet das geschmolzene Material, um der fertigen Membran die strukturellen Elemente in der Maschnenrichtung und quer zur Maschinenrichtung bereitzustellen.

Ein weiteres Verfahren zum Herstellen einer zusammengesetzten Membran verwendet zwei vorgefertigte Rollen thermoplastischen Films, wobei Verstärkungsgarne in Maschinenrichtung als die Mitte des Sandwichs eingebracht werden. Bei Filmen von Polymeren mit hohen Schmelztemperaturen kann ein Vorerhitzen dieser Filme benötigt werden, bevor sie zur Bildungszone vorrücken, wo sie durch Druck und zusätzliche Hitze zu einer einzelnen Einheit verschmolzen werden.

Derartige Membranen können in Stoffe für Papiermaschinenbespannungen aufgenommen werden, die durch Mittel wie etwa Nähen zusätzliche Schichten wie etwa Füllschichten, gewebte Schichten oder zusätzliche Membranschichten enthalten. Die Membran weist auch viele Vorteile auf, indem sie elastisch ist, sich schwer abnützt, das Entwässern und die Verdichtungsbeständigkeit unterstützt und, am wichtigsten, an den meisten Papierbögen keine Spuren hinterläßt.

Eine Papiermaschinenbespannung, die eine derartige Membran enthält, ist im Dokument WO 98/21403 (Voith Fabrics Heidenheim GmbH) beschrieben. Eine Papiermaschinenbespannung, die eine derartige Membran enthält, weist den Vorteil auf, daß sie dazu neigt, sich im Walzenspalt leicht zu verdichten und dann beim Verlassen des Walzenspalts rasch ihre vorherige Form wiederzuerlangen. Dies liegt an der Spannkraft der elastomeren Membran. Dies führt zu einer Langzeit-Verdichtungsbeständigkeit des Preßfilzes und verhindert auch den herkömmlichen Verlust des Endmaßes. Zusätzlich behält die Membran trotz ihres leichten Verdichtens im Walzenspalt unter den hohen Walzenspaltdrücken nach wie vor wasserannehmende "Zellen" und bewahrt so ein großes Hohlraumvolumen. Dies sichert ein schnelleres und gleichmäßigeres Entwässern. Darüber hinaus weist sie eine ebene (Vliesstoff-)Oberfläche auf, die einen gleichmäßigeren Druck auf den Papierbogen bereitstellt. Dies führt zu einer gesteigerten Entwässerungswirkung und schafft gewöhnlich ein gleichmäßigeres Bogenfeuchtigkeitsprofil quer zur Maschinenrichtung. Bei einer Verwendung neben der oberen Oberfläche des Preßfilzes und in Verbindung mit einer gewebten Basisschicht ist sie außerdem fähig, die negative Wirkung des Hinterlassens von Spuren durch die Schlaufen des gewebten Stoffs zu unterdrücken. Es wurde herausgefunden, daß die Aufnahme einer Membran zu einem besseren Haften des Füllmaterials führt, da die Füllfasern durch das Nähen dazu neigen, in das elastomere Material einzudringen, welches sich dann um sie herum schließt und sie in ihrer Position hält. Es wurde auch herausgefunden, daß die Membran dazu wirkt, Preßschwingungen zu bekämpfen, die an bestimmten Hochgeschwindigkeitsmaschinen vorhanden sind. Die innewohnende Spannkraft der Membran stellt die Fähigkeit bereit, im Walzenspalt Energie zu absorbieren, was nicht nur dabei hilft, Preßwalzenschwingungen zu verringern, sondern auch die gesamte Filzstruktur schützt, wodurch ihre Betriebslebensdauer beträchtlich gesteigert wird.

Diese bekannten Membranen sind jedoch in der Herstellung zeitaufwendig und daher teuer. Außerdem ist es zum Herstellen einer Membran, die eine unterschiedliche Maschengröße und/oder Form/winkelige Anordnung und/oder Dicke aufweist, nötig, eine weitere mit Stiften versehene Walze mit einem vorgeschriebenen Rillenabstand und/oder einer solchen Rillentiefe daran bereitzustellen. Derartige mit Stiften versehene Walzen sind teuer herzustellen, und entscheidend ist, daß die Rillen aufgrund der eingesetzten Bearbeitungstechniken in Achsenrichtung und in Umfangsrichtung liegen. Beim gegenwärtigen Verfahren gibt es daher keine geometrische Freiheit.

Ein anerkanntes Problem bei Preßfilzen, die zum Herstellen von Papier verwendet werden, ist, daß die Ränder des Stoffs häufig dazu neigen, mehr Wasser aus der Papierbahn zu entfernen, als der Mittelabschnitt des Stoffs, was zu einer übermäßigen Trockenheit in den Randbereichen der Papierbahn führt, die ein Schrumpfen verursachen kann. Es wäre daher passend, diesem Problem dadurch zu begegnen, daß die mögliche Menge an Wasser, die an den Randbereichen entfernt wird, verringert wird, um die Bilanz der Wasserentfernung auszugleichen. Dies kann durch Herstellen von Randlängen der Membran an einer mit Stiften versehenen Trommel und dann des Mittelabschnitts an einer anderen Trommel, die ein Gitterwerk mit unterschiedlicher Größe aufweist, und dann seitliches Verbinden dieser Elemente erreicht werden. Dies macht es möglich, die Größe der Öffnungen in einem Randbereich der Schicht zu verringern, um die Entwässerungsfähigkeiten über die Breite des Filzes, der eine derartige Schicht enthält, hinweg zu regulieren.

Die zusätzlichen Kosten, die mit dem Verbinden und der Bereitstellung von zusätzlichen mit Stiften versehenen Walzen verbunden sind, machen dieses Verfahren jedoch wirtschaftlich nicht wünschenswert.

Es ist bei gewebten Stoffen auch möglich, die Randdurchlässigkeit durch ein Weben von zusätzlichen laufenden Garnen an den Randbereichen in den Basisstoff zu regulieren, um die Entwässerungsrate zu verringern, doch wurde auch dieses Verfahren als nicht besonders kostenwirksam erkannt, da es aufgrund der Notwendigkeit der Regulierung der Webmaschineneinstellungen die Herstellung verlangsamt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Vliesstoffmembranschicht bereitzustellen, das leichter angepaßt werden kann, um unterschiedliche, im Wesentlichen keine Spuren hinterlassende Membranen herzustellen. Es ist eine weitere Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung bereitzustellen, das eine Vliesstoffmembranschicht herstellen kann, die ein Muster mit verschiedenartiger Maschenzahl oder ein nichtfortlaufendes Muster aufweist. Es ist auch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine derartige Vliesstoffmembranschicht in einem Preßfilz bereitzustellen.

Nach einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Preßfilz bereitgestellt, der eine Trägerschicht und zumindest eine siebgedruckte, im Wesentlichen keine Spuren hinterlassende membranartige Schicht umfaßt. Durch das Siebdrucken der Membranschicht auf eine tragende Schicht ist es möglich, Preßfilze mit unterschiedlichen Membranschichten kostenwirksamer herzustellen, ohne daß die Notwendigkeit besteht, für die Herstellung jeder unterschiedlichen Membran eine andere mit Stiften versehene Walze herzustellen. Ferner wird die Membran schneller gedruckt, als die Herstellung über eine mit Stiften versehene Walze ist. Außerdem ist es möglich, die Membran in Streifen zu drucken; entweder in einer spiralförmigen Weise oder in geraden Linien um den Stoff und dann durch axiale Bewegung, um den nächsten Streifen zu drucken, wodurch die Notwendigkeit, mehrere Streifen der Membran zu verbinden, um die gesamte Breite des fertigen Preßfilzes zusammenzusetzen, beseitigt wird.

Die gedruckte Membranschicht kann ein pseudofortlaufendes Gitterwerk sein oder ein zufällig angeordnetes Muster aufweisen.

Die physikalischen Eigenschaften der zumindest einen gedruckten Membranschicht können sich über ihre Struktur hinweg verändern. Die sich verändernden Eigenschaften können durch Versehen einer derartigen Membran mit Öffnungen mit unterschiedlichen geometrischen Formen und/oder sich verändernden Abmessungen und/oder sich verändernder Verteilung erreicht werden. Öffnungen, die an den Randbereichen der Schicht gelegen sind, können kleinere Abmessungen aufweisen und/oder in ihrer Anzahl geringer sein als Öffnungen, die in einem mittleren Bereich der Schicht gelegen sind. Dies kann durch Verändern des Lochmusters im Sieb oder durch Drucken mit mehr als einem unterschiedlichen Sieb leicht erreicht werden. Dies weist den Vorteil auf, daß Siebe billiger herzustellen sind, als mit Stiften versehene Walzen. Darüber hinaus können die physikalischen Eigenschaften alternativ oder zusätzlich durch Versehen der Membranschicht mit zumindest einem Bereich, der aus einem Material mit einer unterschiedlichen Härte aufgebaut ist, verändert werden.

Wie vorhergehend besprochen kann übermäßige Trockenheit an den Rändern eines Papierbogens ein Problem darstellen, weshalb es durch Verringern der Entwässerungsrate durch die Seitenbereiche eines Filzes, wenn dieser mit einer derartigen Membran aufgebaut ist, im Vergleich zu seinem mittleren Bereich möglich ist, einen Ausgleich vorzunehmen und dem Papierbogen, während dieser die Papiermaschine hinab verläuft, eine gleichmäßigere gesamte Entwässerung bereitzustellen. Die Entwässerungsrate kann im Randbereich verringert werden, indem die Anzahl, die Größe oder die Verteilung der Öffnungen, die verwendet werden, um jene Schicht aufzubauen, in den Randbereichen der Membranschicht im Vergleich zu ihrem mittleren Bereich verringert wird.

In einer weiteren Ausführungsform umfaßt der Filz zumindest zwei derartige gedruckte Membranschichten. Zumindest eine Füllschicht kann zwischen zumindest zwei dieser zumindest zwei Membranschichten bereitgestellt sein. In einer Ausführungsform weist eine der gedruckten Membranschichten, wenn der Filz zumindest zwei dieser gedruckten Membranschichten umfaßt, unterschiedliche physikalische Eigenschaften auf. Die unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften können ein Unterschied in der Härte des Materials, das verwendet wird, um die Schicht aufzubauen, und/oder ein Unterschied in der Größe und/oder der Verteilung der Öffnungen der unterschiedlichen Schichten und/oder ein Unterschied in der Form der Öffnungen in den unterschiedlichen Schichten sein.

Wenn zwei oder mehr gedruckte Membranschichten bereitgestellt sind, kann die Entwässerungsrate durch den Filz zur Verändern der relativen Entwässerungsrate durch jede Membranschicht reguliert werden. Vorteilhafterweise kann die Entwässerungsrate zum Beispiel erhöht werden, wenn der Filz in einer Preßfilzanwendung verwendet wird, indem eine untere Schicht aus einem Material aus einem härterem Aufbau als jenem einer oberen Schicht bereitgestellt wird. Die Entwässerung kann auch durch Schaffen einer größeren Anzahl von Taschen oder Sammelspeichern, in die aus dem Papierbogen verdrängtes Wasser aufgenommen werden kann, in einer unteren Schicht durch Vergrößern der Größe, Anzahl oder Form der Öffnungen in der/den unteren Membranschicht(en) erhöht werden.

Die Membranschicht kann aus zumindest einem thermoplastischen polymerem Material, insbesondere Silikonen und/oder thermoplastischen Polyurethanen, aufgebaut sein.

Die Trägerschicht kann zumindest eine gewebte Schicht und/oder eine Vliesstoffschicht umfassen.

Die Membran kann auf einen nichtklebenden Trennbandträger gedruckt werden, wodurch ein Vordrucken der Membran ermöglicht wird, was den Vorteil aufweist, daß die Membran gelagert und dann wie erforderlich vom Träger entfernt und auf eine gewebte und/oder gewebte Schicht(en) aufgebracht wird, um den fertigen Preßfilz zu bilden.

Der Preßfilz kann zumindest eine Füllschicht umfassen. Zumindest eine Füllschicht kann zwischen der Trägerschicht und der zumindest einen gedruckten Membranschicht bereitgestellt sein.

Nach einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Preßfilz bereitgestellt, das die Schritte des Bereitstellens einer Trägerschicht und des Siebdruckens zumindest einer im Wesentlichen keine Spuren hinterlassenden membranartigen Schicht auf die Trägerschicht umfaßt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Sieb bereitgestellt, das in seiner Oberfläche Löcher aufweist, die in einem vorherbestimmten Muster angeordnet sind, und umfaßt das Verfahren den Schritt des Drängens eines Polymermaterials durch das zumindest eine Sieb, um die zumindest eine Membranschicht auf die Trägerschicht zu drucken. Dies weist den Vorteil auf, daß es verglichen mit der Herstellung einer mit Stiften versehenen Walze kostenwirksamer ist, ein neues Sieb herzustellen. Darüber hinaus kann das gedruckte Muster durch Regulieren des Musters der Löcher im Sieb leichter verändert werden, was ermöglicht, daß die hergestellte Membran eine veränderte Struktur, zum Beispiel Öffnungen mit einer veränderten Verteilung und/oder Größe und/oder Form, aufweist oder aus zufälligen Mustern besteht. Ein zufälliges Muster ist bei der Linderung jeglicher Spuren, die aufgrund der regelmäßigen Natur des benutzten Stoffs in einer Papierbahn gebildet werden, besonders wirksam.

Das Polymermaterial kann vor dem Drucken geschäumt werden. Dies weist den Vorteil auf, daß der Einschluß von, zum Beispiel, Luft- oder Gasblasen die Elastizität und die Spannkraft der fertigen Membranschicht erhöht, was für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein kann.

Das Polymermaterial kann vor dem Drucken geschmolzen werden. Dies wird die Viskosität auf einen Grad verringern, bei dem es durch das Sieb befördert werden kann. Alternativ kann das Polymermaterial in einer Fluidform bereitgestellt werden, wobei ein vernetzendes System hinzugefügt ist, um ihm zu ermöglichen, nach der Aufbringung auf das Substrat mit Hilfe der Aktivierung durch Wärme oder mittels Strahlung zu härten.

Das Verfahren kann den Schritt des Glättens der gedruckten Membranschicht umfassen. Dies kann für bestimmte Polymere und/oder Anwendungen wünschenswert sein, um der Membranschicht eine glattere, flachere Oberfläche bereitzustellen. Es kann in bestimmten Anwendungen auch den Schmelzfluß begünstigen, um jegliche Lücken in der fertigen Membranstruktur, die vom Sieb her vorhanden sind, zu überbrücken.

Das Verfahren kann in einer Ausführungsform den Schritt des Siebdruckens zumindest einer Membranschicht unter Verwendung von zumindest zwei unterschiedlichen Polymeren umfassen. Dies weist den Vorteil auf, daß unterschiedliche Abschnitte einer bestimmten Schicht aus unterschiedlichen Materialien oder Güteklassen des gleichen Materials gebildet werden können. Vorzugsweise umfaßt das Verfahren den Schritt des Siebdruckens der Randbereiche der Membranschicht mit einem unterschiedlichen Polymer. Dies kann erreicht werden, indem man über gesonderte Polymerversorgungen verfügt, die das Polymermaterial zu unterschiedlichen Abschnitten des Siebs liefern, oder indem zwei unterschiedliche Siebe verwendet werden, um ausgewählte Abschnitte der Schicht zu drucken.

In einer Ausführungsform gibt es zwei Siebe, die in sich diese Lochmuster aufweisen, und umfaßt das Verfahren den Schritt des Druckens einer ersten der Membranschichten unter Verwendung eines Siebs und dann des Druckens einer weiteren Membranschicht unter Verwendung des zweiten Siebs. Die weitere Membranschicht kann entweder überlagernd oder an die erste Membranschicht angrenzend gedruckt werden. Vorzugsweise umfaßt das Verfahren ferner den Schritt des Bereitstellens einer Füllschicht zwischen der ersten und der zweiten Membranschicht.

Dies weist den Vorteil auf, daß zwei Membranschichten durch Versorgen der Siebe mit unterschiedlichen Polymeren jeweils aus einem unterschiedlichen Polymer aufgebaut gedruckt werden können.

Wenn zwei Siebe bereitgestellt sind, weisen die Siebe noch bevorzugter unterschiedliche Lochmuster in sich auf. Dies ermöglicht das Drucken von zwei Membranschichten mit unterschiedlichen strukturellen Anordnungen.

Die Membran kann auf ein Trennband gedruckt werden und das Verfahren umfaßt ferner den Schritt des Entfernens der gedruckten Membran von der Oberfläche des Trennbands und das Anbringen der Membranschicht an einer Basisschicht eines Preßstoffs.

Nach einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Sieb bereitgestellt, das bei der Herstellung eines Preßfilzes verwendet wird, welcher eine Trägerschicht und zumindest eine durch das Sieb auf die Trägerschicht extrudierte Membranschicht aufweist, wobei das Sieb in seiner Oberfläche mehrere Löcher aufweist, die in einem vorherbestimmten Muster angeordnet sind.

Die Löcher im Sieb können angeordnet sein, um ein Pseudogitterwerkmuster zu ergeben. Die vorherbestimmte Anordnung der Löcher ist von einer solchen Art, daß dann, wenn das zum Aufbau der Membranschicht verwendete Polymer hindurch extrudiert wurde und jeglicher Restfluß des Polymers aufgetreten ist, vor der Verfestigung jegliche Spalten im festen Teil der Struktur der Gitterwerksmembran, die durch die festen verbindenden Abschnitte des Siebs verursacht wurden, größtenteils überbrückt worden sind.

Das Sieb kann Löcher aufweisen, die in einer zufälligen Verteilung angeordnet sind. Dies ermöglicht die Herstellung einer nicht fortlaufenden Membran, welche Membran zur Aufnahme in einen Preßfilz, der zum Herstellen von feinen und spurenfreien empfindlichen Papierbögen verwendet wird, besonders gut geeignet ist. Eine derartige Membran weist die Vorteile einer Membran mit einer regelmäßigen Gitterwerkstruktur wie etwa jener, die durch eine mit Stiften versehene Walze des Dokuments GB 2 202 873 hergestellt wurde, auf. Darüber hinaus ist es nicht möglich, eine derartige nicht fortlaufende Membran unter Verwendung einer mit Stiften versehenen Walze herzustellen, welche durch die Geometrie ihrer Struktur darauf beschränkt ist, nur eine Membran mit einer regelmäßigen, wiederholten Gitterwerkstruktur bereitzustellen.

Das Sieb kann Löcher mit unterschiedlichen Formen und/oder Größen aufweisen. In einer Ausführungsform können die Löcher in einem Randbereich des Siebs im Vergleich zu Löchern in einem mittleren Bereich dieses Siebs in ihrer Zahl geringer und/oder in ihrer Größe kleiner sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Sieb aus einem hohlen, zylinderförmigen Aufbau. Das Sieb kann aus einem Metallaufbau bestehen.

Nach einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine im Wesentlichen keine Spuren hinterlassende membranartige Schicht zur anschließenden Aufnahme in einen Preßfilz auf einen Träger mit einer Trennoberfläche siebgedruckt. Durch das ursprüngliche Drucken der Membranschicht auf eine Trennschicht ist es möglich, die Membran zu lagern und sie dann wie erforderlich auf einen Basisstoff aufzubringen.

Der Träger kann nichtklebend und/oder biegsam sein und somit das leichte Entfernen der Membran erleichtern. Der Träger kann eine endlose Gestaltung aufweisen.

Die Erfindung wird nun nur beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in denen

1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung ist, die verwendet wird, um den industriellen Stoff der Erfindung herzustellen;

2 eine teilweise Flachansicht der Oberfläche des Metallsiebs von 1 ist;

3 eine teilweise Flachansicht der in einen Preßstoff aufgenommenen Membran ist, wobei die Membran unter Verwendung der Vorrichtung von 1 aufgebaut wurde; und

4 und 5 der 2 ähnliche Ansichten einer zweiten und einer dritten Ausführungsform von Siebmustern sind.

Wie am besten in 1 veranschaulicht, umfaßt eine Vorrichtung zum Herstellen eines Preßfilzes, welcher eine Basis- oder Substratschicht und eine Membranschicht mit hindurchgehenden Öffnungen umfaßt, zwei beabstandete zylinderförmige Walzen 2, 4, von denen zumindest eine angetrieben ist, ein Metallsieb 6 mit einer hohlen zylinderförmigen Form, das in einer drehbar anstoßenden Beziehung mit der Walze 4 angebracht ist, und ein Härtungsmittel 10.

Das Metallsieb 6 weist die Form eines hohlen Zylinders auf, in dessen periphere Oberfläche 14 ein Gitterwerkmuster in der Form von Löchern 12, 121 geschnitten ist. Beispiele derartiger Muster sind in 2 und 4 veranschaulicht. Im Inneren des Siebs 6 ist ein Blatt 16 elastisch angebracht, dessen oberes Ende 18 sich zur Walze 4 hin erstreckt. Das Innere 20 des Siebs 6 ist auch mit einer Quelle 22 für Polymermaterial in Fluidform verbunden.

Bei der Verwendung ist ein Substrat 24 oder eine Basisschicht des industriellen Stoffs in Endlosform um die Walzen 2, 4 herum angebracht und wird dadurch in die Richtung x angetrieben. Die Bewegung des Substrats 24 um die Walze 4 verursacht, daß sich das Sieb 6 in der Richtung y dreht. Gleichzeitig wird fluides Polymermaterial 22 zum peripheren Inneren 26 des Siebs 6 geführt. Das Blatt 16 drängt das Polymer 22 durch die Löcher 12 teilweise in das Substrat 24 und läßt das Relief 28 auf dem Substrat 24 zurück. Während das Substrat über das Sieb 6 hinaus fortbewegt wird, wird das polymere Material 28 durch das Härtungsmittel 10 gehärtet, um die Bildung der Membranschicht zu vervollständigen.

Das Drängen des Polymermaterials durch die Löcher 12 in der Form eines Gitterwerkmusters im Sieb 6 bildet an der Oberfläche des Substrats 24 eine Reproduktion des Musters in Polymer 28.

Wie am besten in 2 veranschaulicht, weist das Muster in einer ersten Ausführungsform des Siebs 6 die Form einer Gitterwerkstruktur auf, die eine Matrix aus kreuzweise verlaufenden Linien aus diskreten rechteckigen Löchern 12 in der peripheren Oberfläche 14 des Siebs 6 umfaßt. Zwischen jedem Satz von aneinander angrenzenden rechteckigen Löchern 12 liegt ein kleines kreisförmiges Loch 121, wodurch ein Loch 121 am Mittelpunkt zwischen vier in kreuzartiger Gestaltung liegenden rechteckigen Löchern 12 liegt. Das Drängen des Polymermaterials durch die Löcher 12 und 121 klebt das Polymer in einem wie am besten in 3 veranschaulichten Muster, in dem das Polymer die Gitterwerksmembran 28 bildet, die mehrere hindurchgehende Öffnungen 30 aufweist, an die Oberfläche des Substrats 24. Die Dicke der gedruckten polymeren Membran steht in einer Beziehung zur Dicke des Siebs. Die Gitterwerksmembranschicht weist eine Dicke von im Wesentlichen 0,5 mm in einer pseudofortlaufenden Schicht 28 auf. Die Reihen und Säulen der diskreten rechteckigen Löcher 12, die gitterwerksartig angeordnet sind, erzeugen die festen strukturellen Elemente der Gitterwerksmembranschicht 28. Die ringförmigen Löcher 121, die im kleinen festen Abschnitt 32 des Siebs am mittleren Kreuzungspunkt der Reihen und Säulen der rechteckigen Löcher 12 gelegen sind, ermöglichen, daß zusätzliches Polymerfluid zum tragenden Substrat hindurchverläuft, um das Überbrücken des Spalts zwischen den rechteckigen Löchern zu unterstützen und die Aufbringung des Polymers in im Wesentlichen fortlaufenden Linien zu ermöglichen. Durch das Wählen von Polymeren, die bestimmte Eigenschaften aufweisen, und die Regulierung der Siebdicke und der Räume zwischen den Löchern kann jeglicher etwaiger Spalt in der Gitterwerksmembranschicht, der durch den Abschnitt des Siebs 32 geschaffen wird, falls gewünscht, durch den Fluß des Polymers überbrückt werden, während dieses auf das tragende Substrat aufgebracht wird.

Es versteht sich, daß andere Anordnungen von Löchern möglich sind. In der in 4 gezeigten Ausführungsform des Siebmusters sind in der Siebperipherie 14 kreuzförmig geformte Löcher 12 in einem Matrixformat bereitgestellt, wobei ihre aneinander angrenzenden Arme nur durch einen dünnen Abschnitt des Siebs 32 getrennt sind.

Obwohl in 2 und 4 regelmäßige Anordnungen von Löchern veranschaulicht wurden, versteht sich, daß die Löcher in einem bestimmten Sieb mehrere unterschiedliche Größen, Formen und Anordnungen aufweisen könnten, um dadurch die Herstellung einer elastischen porösen Membran mit Öffnungen in unterschiedlichen Größen oder Formen oder mit weniger Öffnungen in ausgewählten Bereichen der Gitterwerksmembranschicht, und, falls gewünscht, Öffnungen mit geometrisch zufälliger Anordnung zu ermöglichen.

Obwohl die Membranschicht als eine pseudofortlaufende gitterwerksartige Membran beschrieben wurde, versteht sich zum Beispiel, daß die Membran eine nicht fortlaufende Schicht sein kann, in der die Öffnungsformen, -größen und -stellen zufällig angeordnet sein können. Ein Beispiel dafür ist in 5 durch Wahl einer entsprechenden Negativlochstruktur 34 innerhalb eines zu ihrem Drucken verwendeten Siebs 36 gezeigt. Eine Membran dieser Art ist besonders gut zur Aufnahme in einen Preßfilz geeignet, der insbesondere für die Herstellung von feinen Papierbögen verwendet wird, welche in Bezug auf eine Spurenbildung besonders empfänglich sind. Es wurde herausgefunden, daß die Nichtgitterwerksmembran, die eine nicht regelmäßige Struktur aufweist, weniger wahrscheinlich ein Hinterlassen von Spuren an einem derartigen feinen Papier verursacht, während sie trotzdem die hauptsächlichen vorteilhaften Funktionen der Gitterwerksmembran behält. Dies liegt daran, daß sie die Interferenz durch die Moiré-Wirkung weiter verhüllt oder verhindert.

Obwohl eine einzelne Membran beschrieben wurde, versteht sich, daß der industrielle Stoff durch ein zweites Vorbeiführen des tragenden Substrats über das Sieb, um eine zweite Membranschicht auf der ersten gebildeten Membranschicht zu bilden, oder durch Bereitstellen eines zweiten Siebs stromabwärts des ersten Siebs, mehrere derartige Schichten umfassen kann. Zwischen zumindest einem Paar von benachbarten Membranschichten kann zumindest eine Füllschicht bereitgestellt werden.

Obwohl die Anwendung nur eines Polymermaterials beschrieben wurde, versteht sich, daß einem einzelnen Sieb mehr als ein Polymer bereitgestellt werden könnte, indem ein bestimmtes Polymer nur ausgewählten Bereichen des Siebs und ein anderes Polymer zum Beispiel dem Rest des Siebs bereitgestellt wird.

Wenn zumindest zwei Siebe bereitgestellt sind, könnte außerdem zu jedem Sieb ein unterschiedliches Polymermaterial geführt werden. Dies ermöglicht, daß unterschiedliche Abschnitte der hergestellten Membran und/oder unterschiedliche Schichten von Membranen unterschiedliche physikalische Eigenschaften wie etwa Härte, Biegsamkeit, Spannkraft usw. aufweisen, um ein Anpassen der Membran an eine bestimmte Anwendung zu ermöglichen.

Das Polymer kann wie beschrieben in Fluidform bereitgestellt und dann gehärtet werden, oder das Polymer kann vor dem Drucken geschmolzen und gehärtet werden oder ihm beim Abkühlen ein Härten gestattet werden. Das Polymer kann vor dem Drucken auch durch Einspritzen von Gas oder Luft geschäumt werden, um Blasen im Polymermaterial zu erzeugen.

Obwohl das Sieb als durch das Substrat 24 angetrieben beschrieben wurde, könnte es Antriebsmittel aufweisen.

Während der Herstellung der Membranschicht kann eine Dickenhobelwalze 8 verwendet werden, um die Oberfläche der Membran vor dem Härten zu glätten. Dies kann von Vorteil sein, um den Schmelzfluß weiter zu fördern und so jegliche Spalten in der fertigen Gitterwerkstruktur, die vom Sieb her vorhanden sind, zu überbrücken, wenn dies das gewünschte Ergebnis ist.

Im industriellen Stoff können auch zusätzliche Schichten enthalten sein, zum Beispiel Füllschichten als eine Oberflächenschicht und/oder zwischen der tragenden Schicht und der Membranschicht und/oder zwischen Membranschichten. Eine oder mehrere Schichten aus Längsgarnen können ebenfalls im Preßfilz enthalten sein. Ein möglicher Preßfilz kann (von der Maschinenseite aufwärts) einen gewebten Basisstoff, eine dünne Füllschicht, eine grobgedruckte Membran, eine weitere Füllschicht, eine feingedruckte Membran und abschließende Füllschichten an der Oberseite enthalten.

Wenn die Membran die Form einer gitterwerksartigen Struktur annimmt, kann sie in der Maschinenrichtung des Stoffs oder in einem leichten Winkel zur Maschinenrichtung gedruckt sein, wobei dieses letztere Verfahren ermöglicht, daß eine Membranschicht mit jedem aufeinanderfolgenden Durchgang durch das Sieb aufeinanderfolgend aufgebaut wird.

Die Membranschicht wurde als direkt auf eine Basisschicht eines Preßfilzes gedruckt beschrieben. Es versteht sich, daß die Membranschicht alternativ auf einen Träger in der Form eines Trennbands wie etwa zum Beispiel eines TeflonTM beschichteten Bands oder eines Siliziumtrennpapiers gedruckt werden kann. Dies würde ein Lagern der fertigen Membran für eine spätere Aufnahme in einen Preßfilz ermöglichen. Die Membran kann unter Verwendung von mehr als einem Sieb gedruckt werden, um Abschnitte mit unterschiedlichen Eigenschaften zu erzeugen, und/oder mehr als eine derartige gesondert gedruckte Membran kann in einen Preßstoff aufgenommen werden, wobei derartige Schichten mehrere individuelle Eigenschaften aufweisen.

Obwohl die Membran als eine Dicke von 0,5 mm aufweisend beschrieben wurde, könnten andere Membrandicken bereitgestellt werden.

Es sollte sich verstehen, daß die vorhergehende Beschreibung und die Zeichnungen nicht beschränkend sein sollen, sondern nur für die erfinderischen Merkmale, die in den Ansprüchen definiert sind, beispielhaft sind.


Anspruch[de]
  1. Preßfilz, umfassend eine Trägerschicht und zumindest eine siebgedruckte, im Wesentlichen keine Spuren hinterlassende membranartige Schicht.
  2. Preßfilz nach Anspruch 1, wobei die Membran in Streifen gedruckt wird; entweder in einer spiralförmigen Weise oder in geraden Linien um den Stoff, wobei der nächste Streifen dann durch axiale Bewegung gedruckt wird, wodurch die Notwendigkeit, mehrere Streifen der Membran zu verbinden, um die gesamte Breite des fertigen Preßfilzes zusammenzusetzen, beseitigt wird.
  3. Preßfilz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die gedruckte Membranschicht ein pseudofortlaufendes Gitterwerk oder ein zufällig angeordnetes Muster aufweist.
  4. Preßfilz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Membranschicht Öffnungen mit unterschiedlichen geometrischen Formen und/oder sich verändernden Abmessungen und/oder sich verändernder Verteilung umfaßt.
  5. Preßfilz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Membranschicht zumindest einen Bereich umfaßt, der aus einem Material mit einer unterschiedlichen Härte aufgebaut ist.
  6. Preßfilz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Membranschicht in den Randbereichen im Vergleich zu ihrem mittleren Bereich eine verringerte Anzahl, Größe oder Verteilung der Öffnungen aufweist, die zum Aufbau der Schicht verwendet werden.
  7. Preßfilz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Filz zumindest zwei derartige gedruckte Membranschichten umfaßt.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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