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Dokumentenidentifikation DE102005036074A1 08.02.2007
Titel Papiermaschinenbespannung
Anmelder Voith Patent GmbH, 89522 Heidenheim, DE
Erfinder Westerkamp, Arved H., 72581 Dettingen, DE;
Morton, Antony, Dr., Yorkshire, GB
DE-Anmeldedatum 01.08.2005
DE-Aktenzeichen 102005036074
Offenlegungstag 08.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.02.2007
IPC-Hauptklasse D21F 1/10(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Bespannung für eine Maschine zur Herstellung und/oder Weiterverarbeitung einer Materialbahn, insbesondere einer Faserstoffbahn, mit einer aufgrund von Kanälen permeablen Flächenstruktur, die durch zumindest eine Lage gebildet wird und deren Kanäle durch Perforationen in der zumindest einen Lage gebildet werden, wobei die Bespannung im Vergleich zur Trägerstruktur eine Vielzahl von feinen und verzweigten Kanälen umfassende Diffusor-Struktur umfasst, die eine zumindest 10% kleinere Permeabilität als die Trägerstruktur hat.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Bespannung für eine bahnverarbeitende Maschine, insbesondere eine Maschine zur Herstellung und/oder Weiterverarbeitung einer Faserstoffbahn nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die heute bekannten Papiermaschinenbespannungen werden durch konventionelle Fertigungstechnologien wie Weben oder Spiralisieren hergestellt. Aufgrund des immer weiter fortschreitenden Preisverfalls bei Papiermaschinenbespannungen werden Hersteller von Papiermaschinenbespannungen in Zukunft gezwungen sein, Papiermaschinenbespannungen mit billigeren Fertigungstechnologien herzustellen.

Zur Einsparung von Herstellungskosten wurde im Stand der Technik vorgeschlagen, anstelle der webenden oder spiralisierenden Fertigungstechnologien, zur Ausbildung zumindest eines Teils der Bespannung, perforierte Folien flächig miteinander zu laminieren.

Nachteil dieser Laminationstechnik ist, dass eine aus laminierten Folien aufgebaute Struktur nahezu keinen lateralen Fluss von Flüssigkeit oder Dampf bei der Entwässerung zulässt, weshalb eine Papierbahn nur durch die Perforationen, d.h. punktuell, entwässert werden kann. Dies führt zu Lochschattenmarkierungen an den Entwässerungsstellen. Der Effekt wird noch verstärkt durch die Tatsache, dass durch die Perforationen ein relativ schneller Fluidfluss herrscht.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine teilweise aus perforierten Lagen aufgebaute Bespannung für eine Papiermaschine vorzuschlagen, mit der das Papier markierungsfrei hergestellt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Bespannung, insbesondere eine Papiermaschinenbespannung, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die bekannte Bespannung für eine Maschine zur Herstellung und/oder Weiterverarbeitung einer Materialbahn, insbesondere einer Faserstoffbahn, hat eine aufgrund von Kanälen permeable Flächenstruktur, die durch zumindest eine Lage gebildet wird und deren Kanäle durch Perforationen in der zumindest einen Lage gebildet werden.

Bei der erfindungsgemäßen Bespannung ist darüber hinaus vorgesehen, dass die Bespannung eine im Vergleich zur Flächenstruktur eine Vielzahl von feinen und verzweigten Kanälen umfassende Diffusor-Struktur umfasst, die eine zumindest 10 Prozent kleinere Permeabilität als die Flächenstruktur hat.

Die bekannte Flächenstruktur weist Kanäle auf, die durch Perforationen in der zumindest einen Lage gebildet werden. Aufgrund dieser Ausbildung der Kanäle wird die Flächenstruktur von einem Fluid bei der Entwässerung der Faserstoffbahn im wesentlichen gerichtet durchströmt.

Durch die Bereitstellung einer eine Vielzahl von feinen und insbesondere verzweigten Kanälen umfassenden Diffusor-Struktur, die eine im Vergleich zur Flächenstruktur um 10% geringere Permeabilität hat, wird eine in der Geschwindigkeit reduzierte und bei der verzweigten Struktur zusätzlich ungerichtete Fluidströmung durch die Bespannung erzeugt. Hierdurch wird die Bespannung im wesentlichen auf ihrer gesamten Breite gleichmäßig, d.h. nicht punktuell, von dem Fluid mit einer geringen Geschwindigkeit durchströmt. Dies führt zu einer drastischen Reduzierung der Markierung der Faserstoffbahn.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Insbesondere für die Anwendung der Bespannung als Trockensieb ist es sinnvoll, wenn die Bespannung eine Permeabilität von 350cfm oder weniger, bevorzugt 150cfm oder weniger, gemessen nach PCA (Paper Machine Clothing Association) Standard C4-air permeability determination of dryer fabrics, hat.

Um eine Sogwirkung in den Kanälen zu erzeugen ist es sinnvoll, wenn die Querschnittsfläche zumindest einiger der Kanäle der Flächenstruktur in Strömungsrichtung des Fluids zumindest abschnittweise kleiner wird. Die Geometrie der Kanäle entspricht in diesem Fall der einer Venturi-Düse.

Versuche haben gezeigt, dass die Neigung zur Markierung der Faserstoffbahn weiter reduziert werden kann, wenn eine Seite der Diffusor-Struktur die vorgesehene papierberührende Seite der Bespannung bildet. Hierdurch kann zum einen die Faserstoffbahn auf ihrer gesamten Breite durch eine gleichmäßige Fluidströmung entwässert werden. Dadurch, dass die Kanäle der Diffusor-Lage einen kleineren Durchmesser als die der Flächenstruktur haben, wird auch einer Prägewirkung an der Faserstoffbahn durch die Kanäle entgegengewirkt.

Vorzugsweise umfasst die Flächenstruktur mehrere perforierte Lagen, wie auch die Diffusor-Struktur mehrere Diffusor-Lagen umfassen kann.

Des weiteren ist es denkbar, dass zumindest einige der perforierten Lagen zueinander unterschiedliche Permeabilitäten haben.

Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass zumindest einige der Diffusor-Lagen zueinander unterschiedliche Permeabilitäten haben können.

In diesem Fall ist es, insbesondere für die Verwendung der erfindungsgemäßen Bespannung als Trockensieb, vorteilhaft, wenn eine näher an der vorgesehenen papierberührenden Seite der Bespannung angeordnete Diffusor-Lage eine kleinere Permeabilität hat als eine relativ dazu weiter entfernt angeordnete Diffusor-Lage.

Nach einer darauf basierenden besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, wenn jeweils die näher an der vorgesehenen papierberührenden Seite der Bespannung angeordnete Diffusor-Lage der Diffusor-Struktur eine kleinere Permeabilität hat als die relativ dazu weiter entfernt angeordnete Diffusor-Lage. D.h. es wird ein Permeabilitätsprofil aufgebaut, bei dem jede nachfolgende Diffusor-Lage, betrachtet von der papierberührenden Seite an, eine höhere Permeabilität als die vorhergehende Diffusor-Lage hat. Hierdurch kann die Markierungsneigung weiter reduziert werden.

Der Verlauf des Anstiegs der Permeabilitäten kann hierbei von Diffusor-Lage zu Diffusor-Lage gleichmäßig oder ungleichmäßig erfolgen.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eine Diffusor-Lage zwischen perforierten Lagen angeordnet ist.

Eine weitere Form der Erfindung sieht vor, dass zumindest eine perforierte Lage zwischen Diffusor-Lagen angeordnet ist.

Folien sind besonders günstig herzustellen und vereinigen eine Vielzahl für die Anwendung bei einer Papiermaschinenbespannung vorteilhaften Eigenschaften, wie bspw. Dimensionsstabilität, Flexibilität, Zugbelastbarkeit. Vorzugsweise wird deshalb zumindest eine perforierte Lage durch eine Folie gebildet. Die Folie kann hierbei in Maschinenrichtung Last aufnehmend ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Folie quer zur Maschinenrichtung Last aufnehmend ausgebildet sein. Unter Last aufnehmend kann bspw. die Fähigkeit zur Aufnahme von Zugspannung verstanden werden.

Des weiteren kann eine Diffusor-Lage durch eine Schaumlage oder durch eine Vlieslage oder durch eine Lage gebildet werden, die aus miteinander verbundenen Partikeln aufgebaut ist.

Um die Fluidströmung entsprechend den jeweiligen Anforderungen an den Einsatzzweck der Bespannung optimal angleichen zu können ist es sinnvoll, wenn zumindest zwei der perforierten Lagen zueinander unterschiedliche Perforationsgrößen und/oder Perforationsverteilungen haben.

Des weiteren kann es bspw. zur Beeinflussung des Querprofils der herzustellenden Papierbahn sinnvoll sein, wenn sich die Perforationsgrößen und/oder die Perforationsverteilungen zumindest einer der perforierten Lagen quer zur Längserstreckung der Bespannung ändert. Dies bedeutet, dass die zumindest eine perforierte Lage eine Permeabilität hat, die sich quer zur Längserstreckung der Bespannung ändert.

Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass zumindest eine Diffusor-Lage eine sich quer zur Längserstreckung der Bespannung ändernde Permeabilität hat.

Eine perforierte Lage kann des weiteren mit einer der Diffusor-Lagen bzw. mit der Diffusor-Lage flächig verklebt und/oder verschmolzen und/oder verpresst sein.

Des weiteren können zumindest zwei aufeinander folgende perforierte Lagen flächig miteinander verklebt und/oder verschmolzen und/oder verpresst sein.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass zwei aufeinander folgende Diffusor-Lagen der Bespannung flächig miteinander verklebt und/oder verschmolzen und/oder verpresst sind.

Insbesondere für den Einsatzzweck der Bespannung in einer feucht-heißen Umgebung, wie dies bspw. bei einem Trockensieb der Fall ist, ist es sinnvoll, wenn die zumindest eine Folie ein polymeres Material, insbesondere ein hitze- und/oder hydrolysestabilisiertes polymeres Material umfasst.

Solche Materialien sind bspw. allein oder in Kombination: Polyester, Polyimide, Polyethylennaphtalat, Polytetrafluorethylen, Polyamid, PET, PEK, PEEK, PPS, elastisches Polymer, PU, PBT oder PTT.

Um eine möglichst stabile und flexible Flächenstruktur bereitstellen zu können ist es sinnvoll, wenn zumindest eine Folie eine Dicke im Bereich von 0,005mm bis 1,0mm, vorzugsweise 0,01 mm bis 0,7mm hat. Des weiteren kann durch Folien im angegebenen Dickenbereich in nahezu beliebiger Weise eine Flächenstruktur für nahezu jeden Einsatzzweck aufgebaut werden.

Vorzugsweise ist die Bespannung ein Trockensieb oder ein Formiersieb.

Die Erfindung soll im weiteren anhand der nachfolgenden schematischen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bespannung im Querschnitt in CD-Richtung,

2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bespannung im Querschnitt in CD-Richtung

Die 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer als Trockensieb 1 ausgebildeten erfindungsgemäßen Bespannung im Querschnitt entlang der Richtung quer zur Längserstreckung der Bespannung, d.h. in Quermaschinenrichtung oder CD-Richtung.

Das Trockensieb 1 weist eine aus zwei perforierten Lagen 4, 5 gebildete Flächenstruktur 3 und eine aus einer Diffusor-Lage 2 gebildete Diffusor-Struktur 2 auf, die flächig miteinander durch Verkleben verbunden sind.

Die freie Seite 10 der Diffusor-Lage 2 bildet die vorgesehene papierberührende Seite des Trockensiebs 1, welches eine Permeabilität von 100cfm hat.

Die beiden perforierten Lagen 4 und 5 werden jeweils durch eine Folie aus hitze- und hydrolysestabilisiertem polymerem Material, wie bspw. Polyethylennaphtalat gebildet. Die beiden perforierten Lagen 4, 5 haben des weiteren jeweils eine Dicke von 0,5mm und sind miteinander flächig verschmolzen.

Die perforierte Lage 4 hat Perforationen 6 und die perforierte Lage 5 hat Perforationen 7, wobei die Perforationen 7 einen kleineren Durchmesser als die Perforationen 6 haben, so dass die daraus gebildeten Kanäle 8 der Flächenstruktur 3 einen sich in Strömungsrichtung verringernden Querschnitt haben. Die Flächenstruktur 3 ist aufgrund der Kanäle 8 permeabel.

Wie aus der 1 zu erkennen ist, haben die beiden perforierten Lagen 4 und 5 jeweils eine sich quer zur Längserstreckung der Bespannung ändernde Perforationsdichte.

Erfindungsgemäß weist die Diffusor-Struktur 2 eine im Vergleich zur Flächenstruktur 3 eine Vielzahl von feinen und verzweigten Kanälen 9 auf und hat eine zumindest 10% kleinere Permeabilität als die Trägerstruktur 3. Die Diffusor-Lage 2 ist in der vorliegenden Ausführungsform durch eine poröse aus miteinander verschmolzenen Partikeln 11 gebildete Struktur aufgebaut.

Die 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer als Trockensieb 12 ausgebildeten erfindungsgemäßen Bespannung im Querschnitt entlang der Richtung quer zur Längserstreckung der Bespannung, d.h. in Quermaschinenrichtung oder CD-Richtung.

Das Trockensieb 12 weist eine aus zwei perforierten Lagen 15, 16 gebildete Flächenstruktur 13 und eine aus zwei Diffusor-Lagen 17, 18 gebildeten Diffusor-Struktur 14 auf, die flächig miteinander durch Verkleben verbunden sind.

Die freie Seite 19 der perforierten Lage 15 bildet die vorgesehene papierberührende Seite des Trockensiebs 12, das eine Permeabilität von 75cfm hat.

Die beiden perforierten Lagen 15 und 16 werden jeweils durch eine Folie aus hitze- und hydrolysestabilisiertem polymerem Material, wie bspw. Polyethylennaphtalat gebildet. Die beiden perforierten Lagen 15, 16 haben des weiteren jeweils eine Dicke von 0,7mm und sind miteinander flächig verschmolzen.

Die perforierte Lage 15 hat Perforationen 20 und die perforierte Lage 16 hat Perforationen 21, wobei die Perforationen 20 einen kleineren Durchmesser als die Perforationen 20 haben. Die durch die Perforationen 20, 21 gebildeten Kanäle 22 der Flächenstruktur 13 haben einen sich in Strömungsrichtung verringernden Querschnitt. Die Flächenstruktur 13 ist aufgrund der Kanäle 22 permeabel.

Erfindungsgemäß weist die Diffusor-Struktur 14 im Vergleich zur Flächenstruktur 13 eine Vielzahl von feinen und verzweigten Kanälen auf und hat eine zumindest 10% kleinere Permeabilität als die Flächenstruktur 13. Die Diffusor-Lagen 17, 18 werden in der vorliegenden Ausführungsform jeweils durch Vlieslagen gebildet und haben zueinander unterschiedliche Permeabilitäten, wobei die Diffusor-Lage 17 eine kleinere Permeabilität als die Diffusor-Lage 18 hat, d.h. die näher an der vorgesehenen papierberührenden Seite 19 der Bespannung 12 angeordnete Diffusor-Lage 17 hat eine kleinere Permeabilität als die relativ dazu weiter entfernt angeordnete Diffusor-Lage 18.


Anspruch[de]
Bespannung für eine Maschine zur Herstellung und/oder Weiterverarbeitung einer Materialbahn, insbesondere einer Faserstoffbahn, mit einer aufgrund von Kanälen permeablen Flächenstruktur, die durch zumindest eine Lage gebildet wird und deren Kanäle durch Perforationen in der zumindest einen Lage gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Bespannung eine im Vergleich zur Trägerstruktur eine Vielzahl von feinen und verzweigten Kanälen umfassende Diffusor-Struktur umfasst, die eine zumindest 10% kleinere Permeabilität als die Trägerstruktur hat. Bespannung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bespannung eine Permeabilität von 350cfm oder weniger, bevorzugt 150cfm oder weniger hat. Bespannung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche zumindest einiger der Kanäle der Flächenstruktur in Strömungsrichtung des Fluids zumindest abschnittweise kleiner wird. Bespannung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine freie Seite der Diffusor-Struktur die vorgesehene papierberührende Seite der Bespannung bildet. Bespannung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenstruktur mehrere perforierte Lagen umfasst. Bespannung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusor-Struktur mehrere Diffusor-Lagen umfasst. Bespannung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Diffusor-Lage zwischen perforierten Lagen angeordnet ist. Bespannung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine perforierte Lage zwischen Diffusor-Lagen angeordnet ist. Bespannung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine perforierte Lage durch eine Folie gebildet wird. Bespannung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der perforierten Lagen zueinander unterschiedliche Perforationsgrößen und/oder die Perforationsdichten haben. Bespannung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Perforationsgrößen und/oder die Perforationsdichte zumindest einer der perforierten Lagen quer zur Längserstreckung der Bespannung ändert. Bespannung nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine perforierte Lage mit zumindest einer Diffusor-Lage flächig miteinander verklebt und/oder verschmolzen und/oder verpresst ist. Bespannung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine perforierte Lage mit zumindest einer weiteren perforierten Lage flächig miteinander verklebt und/oder verschmolzen und/oder verpresst ist. Bespannung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Diffusor-Lage mit zumindest einer weiteren Diffusor-Lage flächig miteinander verklebt und/oder verschmolzen und/oder verpresst ist. Bespannung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Folie ein polymeres Material, insbesondere eine hitze- und/oder hydrolysestabilisiertes polymeres Material umfasst. Bespannung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Material allein oder in Kombination umfasst: Polyester, Polyimide, Polyethylennaphtalat, Polytetrafluorethylen, Polyamid, PET, PEK, PEEK, PPS, elastisches Polymer, PU, PBT oder PTT. Bespannung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Folie eine Dicke im Bereich von 0,005mm bis 1,0mm, vorzugsweise 0,01 mm bis 0,7mm hat. Bespannung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bespannung ein Trockensieb oder ein Formiersieb ist. Bespannung nach einem der Ansprüche 6 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine näher an der vorgesehenen papierberührenden Seite der Bespannung angeordnete Diffusor-Lage eine kleinere Permeabilität hat als eine relativ dazu weiter entfernt angeordnete Diffusor-Lage. Bespannung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils näher an der vorgesehenen papierberührenden Seite der Bespannung angeordnete Diffusor-Lage eine kleinere Permeabilität hat als die relativ dazu weiter entfernt angeordnete Diffusor-Lage.






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