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Dokumentenidentifikation DE102004038770A1 23.02.2006
Titel Papiermaschinenbespannungen
Anmelder Voith Fabrics Patent GmbH, 89522 Heidenheim, DE
Erfinder Jeffery, John, Blackburn, GB;
Allum, Andrew, Darwen, Lancashire, GB
DE-Anmeldedatum 09.08.2004
DE-Aktenzeichen 102004038770
Offenlegungstag 23.02.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.02.2006
IPC-Hauptklasse D21F 7/08(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse D04H 3/04(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      
Zusammenfassung Papiermaschinenbespannung mit einer einstückig ausgebildeten Membranschicht aus einem Material in Netzform, wobei eine Seite, vorzugsweise die Maschinenseite, der einstückig ausgebildeten Membranschicht eine gröbere Netzstruktur aufweist als ihre gegenüberliegende Seite, vorzugsweise die zum Papier weisende Seite.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft Papiermaschinenbespannungen und insbesondere – wenn auch nicht ausschließlich – Bespannungen zur Verwendung in der Pressensektion einer Papierherstellungsmaschine.

Bei der traditionellen Papierherstellung wird eine Papiermasse, die in der Regel aus einer Zellulosefaser-Ausgangsschlämme besteht, auf ein Formungstuch oder zwischen zwei Formungstücher in einer Formungssektion gegeben, woraufhin die naszierende Papierbahn durch eine Pressensektion und schließlich durch eine Trocknungssektion einer Papierherstellungsmaschine geführt wird. Im Fall üblicher Seidenpapiermaschinen wird die Papierbahn vom Tuch zu einem Glättzylinder geführt und anschließend gekreppt.

Papiermaschinenbespannungen dienen im Wesentlichen dazu, die Papierbahn durch die verschiedenen Stufen der Papierherstellungsmaschine zu transportieren und den Entwässerungsprozess zu unterstützen. In der Formungssektion wird die Fasermasse nass auf ein sich bewegendes Formungssieb aufgebracht, und das Abfließen des Wassers von diesem Sieb wird mittels Saugkästen und Gleitflächen unterstützt. Die Papierbahn wird dann zu einem Presstuch transferiert, mit dem sie durch die Pressensektion geführt wird, wo sie in der Regel eine Reihe von Quetschwalzenpaaren durchläuft, die durch rotierende zylindrische Presswalzen gebildet werden. Während die Papierbahn und das Tuch gemeinsam die Quetschwalzenpaare durchlaufen, wird das Wasser aus der Papierbahn heraus und in das Presstuch hinein gedrückt. In der Endstufe wird die Papierbahn entweder zu einem Glättzylinder (im Fall der Seidenpapierherstellung) oder zu einer Gruppe von Trocknungszylindern transferiert, auf denen – unterstützt durch die Klemmwirkung des Trocknertuchs zur Gewährleistung einer guten Wärmeübertragung – der Großteil des verbliebenen Wassers verdampft.

In der Pressensektion einer Papiermaschine soll möglichst viel Wasser möglichst schnell und effizient ausgetragen werden, ohne dass auf der Papierbahnoberfläche Eindrücke zurückbleiben. Darum handelt es sich bei den Pressfilzen im Allgemeinen um mehrschichtige Strukturen mit ausgezeichneter Verdichtungsresistenz, so dass sie ein großes Hohlraumvolumen behalten und eine lange Grenznutzungsdauer haben. In der Regel wurden Gewebestrukturen mit aufgenadelten Florfasern verwendet, aber es wurde häufig festgestellt, dass das Kaliber der Strukturen infolge der wiederholten Quetschrollendurchgänge in den Pressen deutlich unter den Auswirkungen der Langzeitverdichtung litt, wodurch sich die Wasseraustragseigenschaften verschlechterten. Des Weiteren neigten Höcker, die am Überkreuzungspunkt der Kett- und Schussfäden vorhanden waren, dazu, auf der Papierbahn Eindrücke zu hinterlassen.

Pressfilze mit einer Filzschicht und ihre Herstellung sind allgemein bekannt. Beispielsweise beschreiben die US-Patente Nr. 4,427,734 (Albany International) und 4,789,760 (Asten Group) jeweils die Verwendung wenigstens einer Netzschicht und von Filzfaserflorschichten, die auf eine gewebte Trägerschicht auf der zur Papierbahn weisenden Seite des Tuchs aufgenadelt sind. Das Netz wird durch die eingenadelten Florfasern verankert und bewirkt eine Verringerung der Verdichtung während des Gebrauchs, ohne die Wasserablaufeigenschaften, die Feuchtigkeitsaufnahme und/oder die Luftdurchlässigkeit der Faserflorschichten zu verändern. Die Faserflorschichten bewirken eine glatte Papierkontaktfläche.

Eine Vliesmembran, die sich für den Einsatz in Papiermaschinenbespannungen eignet, und ihr Herstellungsverfahren sind in den britischen Patenten GB 2,202,873 (Lefkowitz) und GB 2,235,705 (Lefkowitz) beschrieben. Diese Vliesmembran nach dem Stand der Technik hat eine höckerfreie planare Oberfläche mit einer Gitterstruktur aus miteinander verbundenen, in Längs- und Querrichtung verlaufenden polymerischen Strukturelementen, die in einer einzelnen Ebene angeordnet sind und zwischen sich eine Matrix aus voneinander beabstandeten Öffnungen definieren. Ein Abschnitt der in Längsrichtung verlaufenden Verbindungsstege enthält einen gekapselten, in Längsrichtung verlaufenden Faden.

Ein Verfahren für die Herstellung einer solchen Verbundmembran ist im US-Patent 4,740,409 beschrieben. Bei diesem Verfahren werden lasttragende Fäden von einem Spulengatter dergestalt zugeführt, dass sie in der Zone einer Extruderdüse liegen. Der Extruder gibt eine schmelzflüssige Matrix – begleitet von den Fäden – auf eine mit Stiften versehene Oberfläche einer Gießtrommel ab. Auf diese Weise entsteht ein perforiertes Band, das man bis zu dem Punkt abkühlen lässt, an dem es von der Gießtrommel abgenommen werden kann.

Um ein Tuch von brauchbarer Größe herzustellen, wird das Band anschließend um eine Umlenkwalze herum gelenkt und zu einer Position längsseits der Polymerschmelze zurückgeführt, nachdem es zunächst wieder auf seine Position auf der Stifttrommel zurückgesetzt wurde. Der Rand des Bandes wird erweicht – oder konkreter ausgedrückt: erneut in den schmelzflüssigen Zustand versetzt, so dass er sich mit dem benachbarten Extrudat verbinden kann. Das Ergebnis ist eine poröse Endlosbahn, die aus fortlaufend verbundenen porösen Bändern besteht, deren Grenzen kaum festzustellen sind. Unter der Voraussetzung, dass die zugehörige Maschinerie groß genug ist, ist die Größe des herstellbaren Tuches unbegrenzt.

Alternativ kann die Membran auch so hergestellt werden, dass man eine jeweilige Gruppierung aus Zweikomponentenfäden, deren Kern einen höheren Schmelzpunkt besitzt als die Ummantelung, in jede zweite oder dritte Umfangsnut einer Stiftwalze leitet, die in einer quetschwalzenbildenden Beziehung mit einer Presswalze angeordnet ist. Das Material der Ummantelung wird zuerst geschmolzen, und dann bewegen sich die Fäden in den - und durch den – Walzenquetschpunkt, woraufhin das geschmolzene Ummantelungsmaterial in seitliche Nuten und in die freien Längsnuten in der Walze hineingedrängt wird. Beim Abkühlen verfestigt sich das geschmolzene Material, so dass die in Längs- und Querrichtung verlaufenden Strukturelemente für die fertige Membran entstehen.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Verbundmembran, das in den Schriften US 4,740,409 (Leftkowitz) und WO91/02642 (Huyck Corporation) beschrieben ist, verwendet zwei vorgegossene Rollen aus Thermoplastfilm, wobei Verstärkungsfäden in Längsrichtung als die Mitte der Schichtstruktur integriert sind. Bei Filmen aus Polymeren mit hohen Schmelztemperaturen kann ein vorheriges Erwärmen dieser Filme erforderlich sein, bevor sie zur Formungszone bewegt werden, wo sie mittels Druck und weiterer Wärmezufuhr zu einem integralen Ganzen verschmolzen werden.

Solche Membranen können in Tuche für Papiermaschinenbespannungen, die weitere Schichten wie beispielsweise Faserflorschichten, Gewebeschichten oder weitere Membranschichten enthalten, beispielsweise mittels Aufnadeln integriert werden. Sie besitzen auch zahlreiche Vorteile: Sie sind elastisch und verschleißfest, sie unterstützen das Entwässern und erhöhen die Verdichtungsresistenz, und vor allem hinterlassen sie auf den meisten Papierbahnen keine Eindrücke.

Papiermaschinenbespannungen, die eine solche Membran enthalten, sind in WO98/21403 (Voith Fabrics Heidenheim GmbH) beschrieben. Papiermaschinenbespannungen, die eine solche Membran enthalten, haben den Vorteil, dass sie sich im Allgemeinen problemlos in den Quetschwalzen zusammendrücken lassen und dann rasch wieder zu ihrer Ursprungsform zurückkehren, wenn sie den Walzenquetschpunkt verlassen. Der Grund dafür ist die Elastizität der elastomerischen Membran. Das führt zu langzeitiger Verdichtungsresistenz des Pressfilzes und verhindert außerdem den sonst üblichen Kaliberverlust. Außerdem lässt sich die Membran zwar problemlos am Walzenquetschpunkt zusammendrücken, doch sie behält unter den hohen Quetschwalzendrücken trotzdem noch wasseraufnehmende Zellen, wodurch sie ein hohes Hohlraumvolumen behält. Das gewährleistet eine schnellere und gleichmäßigere Entwässerung. Des Weiteren besitzen sie eine planare (Vlies-) Oberfläche, die einen gleichmäßigeren Druck auf die Papierbahn ausübt. Das verbessert die Entwässerungswirkung und erzeugt in der Regel ein gleichmäßigeres Bahnfeuchtigkeitsprofil in Querrichtung. Außerdem können sie, wenn sie neben der Oberseite des Pressfilzes und in Verbindung mit einer gewebten Trägerschicht verwendet werden, den nachteiligen Eindruck-Effekt der Höcker des Gewebes unterdrücken. Es wurde festgestellt, dass das Integrieren einer Membran zu einer besseren Faserflorhaftung führt, da die Florfasern aufgrund des Aufnadelns dazu neigen, in das elastomerische Material einzudringen, das sich dann um sie herum schließt und sie festhält. Es wurde des Weiteren festgestellt, dass die Membran den Vibrationen, die bei bestimmten hohen Maschinendrehzahlen durch die Presse verursacht werden, entgegenwirkt. Die Eigenelastizität der Membran bewirkt, dass sie am Walzenquetschpunkt Energie aufnehmen kann, was nicht nur dazu beiträgt, die Presswalzenvibrationen zu dämpfen, sondern auch die Filzstruktur insgesamt zu schützen, wodurch sich die Grenznutzungsdauer deutlich verlängert.

Eine gewebte Trägerschicht ist in der Herstellung zeitaufwändig und somit teuer. Es ist darum immer schon ein Ziel der Hersteller von Papiermaschinenbespannungen gewesen, Bespannungen ohne die teure gewebte Trägerschicht herzustellen. Die ideale Bespannung würde eine einstückig ausgebildete eigenständige Membranschicht umfassen, auf die eine Faserflorschicht aufgenadelt ist. Jedoch haben die bis heute bekannten Herstellungstechniken zu einer Membran mit mehr oder weniger gleichmäßigen Entwässerungsöffnungen geführt, weshalb sie für sich allein nicht als eigenständiges Trägergewebe geeignet ist. Um eine geeignete eigenständige Trägermembran herzustellen, schlägt der Anmelder vor, zwei den Stand der Technik darstellende Membranen miteinander zu laminieren, wobei die obere Membran, die eine Papierkontaktfläche bildet, feinere Poren aufweist als die untere Membran. Dadurch bietet die obere Membran eine größere Kontaktfläche mit einer guten Gleichmäßigkeit des Aufwärtsdrucks. Die untere Membran mit den größeren Poren besitzt ein höheres Hohlraumvolumen, durch das Wasser aufgenommen werden kann. Die feiner-porige obere Membran hat den Vorteil, dass sie das von der unteren Membran ausgehende Risiko des Hinterlassens von Eindrücken verringert und außerdem als Wasserflussbegrenzer fungiert, wodurch eine Rücknässung der Papierbahn minimiert wird. Ein Träger aus zwei laminierten Membranen hat jedoch den Nachteil, dass ein hohes Risiko der Delaminierung besteht.

WO92/17643 (Voith) beschreibt eine Bespannung, in der die gewebte Trägerschicht durch eine zusätzliche Membranschicht ersetzt wird. Diese Bespannung besteht aus zwei übereinandergelegten Membranschichten, die als Träger für Florfasern dienen. Die untere (die Maschine berührende) Schicht weist eine gröbere Netzstruktur auf als die obere (zur Papierbahn weisende) Schicht. Dies hat den Vorteil, dass das Ersetzen der Gewebeschicht durch eine Membranschicht den zeitaufwändigen, komplizierten und teuren Web-Schritt überflüssig macht, während das Herstellen der unteren Schicht aus einem gröberen Material den erforderlichen Ablaufpfad für das herausgedrückte Wasser bereitstellt. Jedoch hat auch diese Struktur – ähnlich der oben besprochenen Konfiguration – den Nachteil, dass die Membranschichten miteinander laminiert sind und darum die Gefahr der Delaminierung besteht, besonders wenn sie in Pressensektionen von schnell-laufenden Papierherstellungsmaschinen verwendet werden, wo harte Quetschwalzen eingesetzt werden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die hohen Scherkräfte, die aus der Kombination leistungsstarker Presswalzen und der hohen Geschwindigkeit der sich bewegenden Bespannung resultieren, dazu neigen, eine Delaminierung zu bewirken.

Die vorliegende Erfindung will eine Papiermaschinenbespannung bereitstellen, die insbesondere – aber nicht ausschließlich – in der Pressensektion einer Papierherstellungsmaschine eingesetzt wird und die nicht delaminierungsanfällig ist (wie es bei den bekannten Strukturen der Fall ist), bei der aber trotzdem auf die teure Gewebeschicht verzichtet werden kann.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Papiermaschinenbespannung bereitgestellt, die eine einstückig ausgebildete Membranschicht aus einem Material in Netzform aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seite (die Maschinenseite) der einstückig ausgebildeten Membranschicht ein gröberes Netz aufweist als ihre gegenüberliegende (dem Papier zugewandte) Seite.

Die erfindungsgemäße Papiermaschinenbespannung kann mit einer zuvor festgelegten Durchlässigkeit in Kombination mit zuvor festgelegten papierseitigen und maschinenseitigen Maschengrößen hergestellt werden, um beispielsweise eine gute Oberfläche für das Aufnadeln in Verbindung mit einer hohen Querstabilität und Verschleißfestigkeit zu erreichen.

Dies hat den Vorteil, dass eine einzelne Membranschicht die erforderliche Entwässerungsfähigkeit bereitstellen kann, indem das aus der Papierbahn herausgedrückte Wasser rasch durch die Bespannung hindurchgequetscht wird, wobei das gröbere Netz der Unterseite ein größeres Hohlraumvolumen aufweist, um Wasser in die Membranunterseite hinunter und aus der Membranunterseite heraus zu transportieren. Dadurch kann man auf eine relativ teure Gewebeschicht als Trägerschicht verzichten, da die erforderliche Zunahme der Durchlässigkeit in Abwärtsrichtung in der einzelnen Membranschicht gewährleistet ist. Des Weiteren brauchen keine zwei übereinandergelegten Membranen mehr verwendet zu werden, wo die untere Schicht eine gröbere Netzstruktur aufweist, wodurch kein Delaminieren mehr möglich ist. Überdies stellt die feinere Netzstruktur der zum Papier weisenden Seite eine glatte Papierkontaktfläche bereit, während die gröbere Netzstruktur auf der Unterseite die Reinigung erleichtert.

Die Membranschicht kann mindestens eine Faserflorschicht tragen.

Eine Seite der Membranschicht kann aus einem härteren Material bestehen als die andere Seite. Das hat den Vorteil, dass der Walzenquetschdruck die Membran weniger deformiert und die Gefahr des Verstopfens oder Verkleinerns der Netzöffnungen verringert wird, wodurch das erforderliche Hohlraumvolumen zur Wasseraufnahme beibehalten bleibt. Die Zweikomponentenmembran besitzt eine verbesserte dimensionale Stabilität und Festigkeit.

In einer Ausführungsform besteht die Maschinenseite der Membranschicht aus einem solchen härteren Material. Indem man die untere Seite, d.h. die Maschinenseite, aus einem härteren Material herstellt, entsteht eine größere Anzahl von Aufnahmetaschen, in die das aus der Papierbahn herausgequetschte Wasser aufgenommen werden kann. Dadurch kann das Wasseraustragsvermögen der Membran weiter gesteigert werden.

Die Membranschicht kann eingekapselte parallele Verstärkungsfäden aufweisen, die in wenigstens einer Richtung verlaufen.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Form zum Formen einer einstückig ausgebildeten Membranschicht aus einem Material in Netzform bereitgestellt, wobei eine Seite der Schicht (die Maschinenseite) eine gröbere Netzstruktur aufweist als ihre gegenüberliegende (zum Papier weisende) Seite, wobei die Form eine Basis und eine Anordnung aus Stiften, die von der Basis hervorstehen und zwischen sich eine Matrix aus Längs- und seitlichen Nuten definieren, umfasst, wobei wenigstens einige der Nuten eine Mehrzahl voneinander beabstandeter Abschnitte mit flacherer Tiefe aufweisen.

Die Form kann auf der Oberfläche einer Walze ausgebildet sein.

Der flachere Abschnitt einer Längsnut kann den flacheren Abschnitt einer seitlichen Nut schneiden.

Die flacheren Abschnitte können auch in jeder anderen Längsnut und jeder anderen seitlichen Nut ausgebildet sein.

Die Erfindung wird nun lediglich beispielhaft und unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.

1a ist eine schematische Querschnittsansicht einer Stifttrommel nach dem Stand der Technik, die für die Herstellung einer Standardmembran verwendet wird.

1b ist eine Querschnittsansicht einer Membran, die mit einer Trommel nach 1a hergestellt wurde.

1c ist eine Draufsicht einer Membran, die mit der Trommel von 1a hergestellt wurde, mit entsprechender gegenüberliegende Seite.

2a ist eine schematische Darstellung der vorgesehenermaßen zum Papier weisenden Seite einer Membran, die gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.

2b ähnelt 2a, stellt aber die gegenüberliegende, vorgesehenermaßen zur Maschine weisende Seite der Membran dar.

2c ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X von 2a.

3 ist eine Ansicht ähnlich der von 1a, doch sie zeigt die Stift- und Nutanordnung einer Trommel, die gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde und zur Herstellung der Membran von 2 dient.

4 ist eine teilweise Draufsicht der Trommel von 3.

5 ist ein Detail ähnlich 3, das mögliche Positionen für das Einführen von Zweikomponentenfäden in die Trommel zur Herstellung einer Membran zeigt.

In 1a ist eine typische Anordnung von Stiften auf einer Stiftwalze 2 oder Form, die zur Herstellung einer Membran verwendet wird, veranschaulicht. In dieser speziellen Anordnung steht eine Gruppe voneinander beabstandeter Stifte 4 von der Oberfläche 6 der Walze oder der Oberfläche 6 der Form hervor, wobei dazwischen eine Mehrzahl umfänglich verlaufender Nuten 8 und (nicht gezeigter) seitlicher Nuten entsteht. Diese Anordnung dient zur Herstellung einer Membran 10, wie es am besten in den 1b und 1c veranschaulicht ist, gemäß einem der zuvor beschriebenen Verfahren nach dem Stand der Technik. Die Membran 10 weist eine höckerfreie planare Oberfläche auf, die eine Gitterstruktur aus miteinander verbundenen, in Längs- und in Querrichtung verlaufenden polymerischen Strukturelementen 12, 14 umfasst, welche in einer einzelnen Ebene angeordnet sind und zwischen sich eine Matrix aus voneinander beabstandeten Öffnungen 16 definieren. Die Gestalt jeder Öffnung 16 ist durch die Gestalt der Stifte 4 auf der Walze/Form 2 definiert, die zur Herstellung der Membran dient. Mehrere oder alle der in Längsrichtung verlaufenden Verbindungsstege 12 enthalten einen eingekapselten, in Längsrichtung verlaufenden Faden 18.

In diesem veranschaulichten Beispiel sind die Öffnungen leicht trichterförmig, und die Stifte wurden in der Weise konfiguriert, dass die fertige Membran problemlos von der Walze/Form abgelöst werden kann. Der Winkel der Trichterform ist in den Zeichnungen zum Zweck der Verdeutlichung stark übertrieben dargestellt, denn in Wirklichkeit liegt dieser Winkel in der Größenordnung von lediglich 1 bis 2 Grad.

Anhand der 2a bis 2c ist veranschaulicht, wie im Rahmen einer Verbesserung dieser bekannten Herstellungsverfahren eine Membran 20 hergestellt wird, die – wie am besten in 2a zu sehen – eine höckerfreie, vorgesehenermaßen zum Papier weisende planare Außenfläche A aufweist, die eine Gitterstruktur aus miteinander verbundenen, in Längs- und in Querrichtung verlaufenden polymerischen Strukturelementen 22, 221; 24, 241 umfasst, welche in einer einzelnen Ebene angeordnet sind und zwischen sich eine Matrix aus voneinander beabstandeten kleinen Öffnungen 26 definieren. Jedoch ist auf der gegenüberliegenden Seite dieser Membran – der vorgesehenermaßen zur Maschine weisenden Seite (wie am besten in 2b zu sehen) – die gegenüberliegende Fläche jedes zweiten in Längs- und in Querrichtung verlaufenden Elements 221, 241 in einer zweiten Ebene B – parallel zu der ersten erwähnten Ebene A – angeordnet, während die gegenüberliegende Fläche der übrigen Elemente 22, 24 in einer dritten Ebene C – parallel zu den Ebenen A und B – angeordnet ist. Im Gebrauch bilden die gegenüberliegenden Flächen C eine höckerfreie, vorgesehenermaßen zur Maschine weisende planare Außenfläche, die eine Gitterstruktur aus miteinander verbundenen, in Längs- und in Querrichtung verlaufenden Strukturelementen 22, 24 umfasst, welche zwischen sich eine Matrix aus voneinander beabstandeten großen Öffnungen 28 definieren. Die gegenüberliegende Fläche B der Elemente 221, 241 liegt zwischen den Flächen A und C und definiert die Grenze zwischen den papierseitigen Öffnungen 26 und den größeren maschinenseitigen Öffnungen 28. In diesem speziellen Beispiel bilden vier kleine Öffnungen 26 eine große Öffnung 28.

Die Membran 20 wird in der Weise hergestellt, dass auf der Oberfläche der Walze 30 oder der Form, auf der die Membran hergestellt wird, eine andere Konfiguration verwendet wird als bei den Walzen/Formen, die zur Herstellung von Membranen nach dem Stand der Technik benutzt werden.

Die Oberfläche der Walze oder Form 30 ist folgendermaßen konfiguriert:

Eine regelmäßige Gruppierung voneinander beabstandeter Stifte 32, die in Blöcken aus vier voneinander beabstandeten Stiften D definiert sind, steht von der Oberfläche 36 hervor. Zwischen den Blöcken D sind mehrere umfänglich verlaufende Nuten 38 und seitliche Nuten 40 definiert. Innerhalb jedes Blocks D aus Stiften 30 ist dazwischen eine flachere umfänglich verlaufende Nut 381 und seitliche Nut 401 – jeweils mit einer kreuzförmigen Konfiguration innerhalb einer jeweiligen Gruppe aus Blöcken D – definiert.

Um die Membran herzustellen, und unter spezieller Bezugnahme auf eines der Verfahren nach dem Stand der Technik, und wie am besten in 5 zu sehen, wird eine jeweilige Gruppe nebeneinanderliegender Zweikomponentenfäden 42, deren Kern einen höheren Schmelzpunkt aufweist als die Ummantelung, in die tieferen umfänglich verlaufenden Nuten 38 der Stiftwalze 30 eingeführt, die in einer quetschwalzenbildenden Beziehung mit einer (nicht gezeigten) Presswalze angeordnet ist. Das Material der Ummantelung wird zuerst geschmolzen, und dann bewegen sich die Fäden in den – und durch den – Walzenquetschpunkt, woraufhin das überschüssige geschmolzene Ummantelungsmaterial in die seitlichen Nuten 40, 401 und in die freien Längsnuten 381 hineingedrängt wird. Beim Abkühlen verfestigt sich das geschmolzene Material, so dass die in Längs- und Querrichtung verlaufenden Strukturelemente 22, 221; 24, 241 für die fertige Membran entstehen.

In einer alternativen Ausführungsform könnten – anstatt die Fäden 42 in die tieferen Nuten 38 einzuführen – die Zweikomponentenfäden 44 in die flacheren Nuten 381 eingeführt und dann geschmolzen und in die Nuten 381 hineingepresst werden, wie oben beschrieben, wobei die überschüssige schmelzflüssige Ummantelung in die seitlichen Nuten 40, 401 und in die freien tieferen Nuten 38 hinein verteilt wird.

In einer weiteren Ausführungsform werden die Zweikomponentenfäden 42 in die Nuten 38 eingeführt, und die Fäden 44 werden in die Nuten 381 eingeführt. Die Ummantelung der Fäden 42 und 44 kann aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden, die im Schmelzzustand miteinander kompatibel sind oder einfach das gleiche Polymer bilden, jedoch mit verschiedenen Härtewerten. Beispielsweise besitzt der Faden 42 in einer Ausführungsform eine Shore-Härte von 95A, während der Faden 44 eine Shore-Härte von 60A besitzt. Auf diese Weise wird die vorgesehenermaßen zur Maschine weisende Seite der Membran, d.h. die Trägerschicht des Tuchs, aus der Ummantelung des Fadens 42 hergestellt, die aus härterem Material besteht, während die vorgesehenermaßen zum Papier weisende Seite der Membran aus dem weicheren Material von Faden 44 hergestellt wird. Die beiden Materialien von Faden 42 und Faden 44 bilden dabei eine integrale Struktur für die Membran, wenn sie gleichzeitig miteinander verschmolzen werden und sich dann beim Abkühlen verfestigen.

Wenn eine Endlosschleife einer Membran benötigt wird, so wird eine Membranlänge spiralförmig zusammengefügt, und die Kanten werden mittels Wärme miteinander verbunden, so wie es in GB 2,254,287 beschrieben ist. Auf diese Weise entsteht eine poröse Endlosbahn aus durchgängig miteinander verbundenen Membranabschnitten, deren Grenzen kaum feststellbar sind. Wenn ein mit einer Naht versehenes Tuch benötigt wird, so könnte alternativ – beispielsweise gemäß den Lehren von GB 2,231,838 – auch eine Naht gebildet werden.

Es versteht sich, dass die anderen Verfahren zur Herstellung einer Membran, die im vorliegenden Text beschrieben sind, auch dergestalt modifiziert werden können, dass eine Membran der beschriebenen Struktur entsteht, indem die Stifte, welche die Form für die Membran definieren, in der gleichen Weise konfiguriert werden. Die auf diese Weise hergestellte Membran hätte einen einstückig ausgebildeten Aufbau mit einer Anordnung kleiner Öffnungen auf ihrer zum Papier weisenden Seite, die durch eine Matrix aus in Längs- und in Querrichtung verlaufenden Elementen definiert werden, die aber eine Anordnung darstellen, die auf der vorgesehenermaßen zur Maschine weisenden Seite der Membran eine geringere Anzahl großer Öffnungen aufweist.

In dem in US-Patent 4,740,409 beschriebenen Verfahren beispielsweise könnte die mit Stiften versehene Oberfläche der Gießtrommel die beschriebene Konfiguration aufweisen, aber anstatt Zweikomponentenfäden in ausgewählte Nuten hineinzuführen, werden dort lasttragende Fäden hineingeführt, und es wird schmelzflüssiges Matrixmaterial in die Nuten gegeben, wobei auch mehr als nur ein Typ Matrixmaterial hinzugegeben werden kann. Oder es könnte die mit Stiften versehene Oberfläche der in US 4,740,409 oder in WO91/02642 beschriebenen Form übernommen werden, bei der die Fäden zwischen zwei Rollen aus Thermoplastfilm eingekapselt werden, wobei diese Filme auch aus unterschiedlichen Materialien bestehen können.

Es versteht sich des Weiteren, dass der Körper der einstückig ausgebildeten Membran eine Verbundstruktur darstellen könnte, die während ihrer Herstellung gebildet wird. Ein Beispiel dafür ist oben im Zusammenhang mit der Verwendung von Zweikomponentenfäden mit Ummantelungen aus unterschiedlichen Materialien beschrieben. Alternativ kann beispielsweise auch eine Schicht aus spinngebondetem Material auf die Membran gelegt werden, solange sie sich noch im halb-schmelzflüssigen Zustand befindet, um eine gute Adhäsion zu erhalten.

Es ist des Weiteren möglich, die erfindungsgemäße Membranschicht durch Gießen herzustellen.

Obgleich eine Gruppierung aus vier kleineren Öffnungen 26 neben jeder Schichtöffnung 28 beschrieben wurde, versteht es sich, dass auch andere Konfigurationen möglich sind, indem die tiefen Nuten relativ zu den flacheren Nuten anders angeordnet werden.

Es versteht sich, dass die vorangegangene Beschreibung und die Zeichnungen nicht als Einschränkung gedacht sind, sondern die erfindungsgemäßen Merkmale, die in den Ansprüchen definiert sind, nur beispielhaft veranschaulichen.

Obgleich in Längsrichtung verlaufende Verstärkungsfäden beschrieben wurden, können diese auch weggelassen werden, oder es können statt dessen – oder zusätzlich – auch in Querrichtung verlaufende Fäden eingearbeitet werden.

Die Membranschicht kann als eigenständige Papiermaschinenbespannung verwendet werden, oder es kann eine das Papier tragende Faserflorschicht auf der zum Papier weisenden Seite – beispielsweise durch Aufnadeln – angebracht werden. Alternativ kann die Membranschicht auch als eine Schicht innerhalb einer Papiermaschinenbespannung, die eine Mehrzahl von Schichten enthält – beispielsweise zusätzliche ähnlich aufgebaute Membranschichten, Membranschichten nach dem Stand der Technik oder Gewebeschichten -, verwendet werden.


Anspruch[de]
  1. Papiermaschinenbespannung mit einer einstückig ausgebildeten Membranschicht aus einem Material in Netzform, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seite, vorzugsweise die Maschinenseite, der einstückig ausgebildeten Membranschicht eine gröbere Netzstruktur aufweist als ihre gegenüberliegende Seite, vorzugsweise die zum Papier weisende Seite.
  2. Papiermaschinenbespannung nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranschicht wenigstens eine Faserflorschicht trägt.
  3. Papiermaschinenbespannung nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seite der Membranschicht aus einem härteren Material besteht als die andere Seite.
  4. Papiermaschinenbespannung nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenseite der Membranschicht aus diesem härteren Material besteht.
  5. Papiermaschinenbespannung nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranschicht eingekapselte parallele Verstärkungsfäden aufweist, die in der vorgesehenen Längsrichtung und/oder in der vorgesehenen Querrichtung verlaufen.
  6. Verfahren zum Herstellen einer Papiermaschinenbespannung nach einem der vorangehenden Ansprüche.
  7. Form zum Herstellen einer einstückig ausgebildeten Membranschicht aus einem Material in Netzform, wobei eine Seite der Schicht, vorzugsweise die Maschinenseite, eine gröbere Netzstruktur aufweist als ihre gegenüberliegende Seite, vorzugsweise die zum Papier weisende Seite, wobei die Form eine Basis und eine Anordnung aus Stiften, die von der Basis hervorstehen und zwischen sich eine Matrix aus Längs- und seitlichen Nuten definieren, umfasst und wobei wenigstens einige der Nuten eine Mehrzahl voneinander beabstandeter Abschnitte mit flacherer Tiefe aufweisen.
  8. Form nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Form auf der Oberfläche einer Walze ausgebildet ist.
  9. Form nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der flachere Abschnitt einer Längsnut eine seitliche Nut schneidet.
  10. Form nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die flacheren Abschnitte sich in jeder zweiten Längsnut und in jeder zweiten seitlichen Nut befinden.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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