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Die Erfindung betrifft einen Pressfilz gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
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Bei der Herstellung von Papier bzw. Karton kommen zum Transport und zur Entwässerung der Faserstoffbahn im Bereich der Pressenpartie Bespannungen in Form von Pressfilzen zum Einsatz. Die Hauptbestandteile solcher Filze sind eine lastaufnehmende Grundstruktur, sowie Vlieslagen, die in der Regel mit der Grundstruktur vernadelt sind. In den meisten Fällen kommen für die Grundstrukturen Gewebe zum Einsatz.
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Zur Steigerung des Volumens zur Flüssigkeitsaufnahme und auch zur Erhöhung der Festigkeit kann die lastaufnehmende Grundstruktur mehrere Gewebelagen aufweisen, de übereinander angeordnet sind. Filze mit solchen Grundstrukturen sind beispielsweise in der
EP 0 425 523 oder der
EP O 672 784 81 beschrieben. Ebenso können, wie in der
EP2160495 B1 beschrieben, auch mehrere Lagen Vliesfasern mit unterschiedlichen Faserfeinheiten vorgesehen sein.
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Im Betrieb ist ein Pressfilz einer widerholten Belastungen in einem oder mehrere Pressnips ausgesetzt. Im Pressnip wird der Filz komprimiert, und nach dem Durchlaufen des Pressnips expandiert der Filz wieder im Wesentlichen bis zu seiner ursprünglichen Dicke. Da dieser Prozess extrem häufig durchlaufen wird, kommt es schon nach kurzer Zeit zu einem Kompaktieren des Filzes. Der Stand der Technik gibt als Erklärung hierfür ein Zusammendrücken der Vlieslagen an. Auch das Kompaktieren der Gewebelagen mit Bildung einer Schicht reduzierter Permeabilität kommt vor Dadurch verändern sich wichtige Eigenschaften des Filzes wie z.B. die Permeabilität. Um dies zu kompensieren ist z.B. aus der
EP2 678 472 bekannt, eine besonders feine Vlieslage vorzusehen, welche im Betrieb des Filzes abradiert wird. Durch die Abrasion der feinen Vliesfasern wird die Permeabilität des Filzes gesteigert, während gleichzeitig durch das Kompaktieren die Permeabilität gesenkt wird. Dadurch kann zwar eine weitgehend gleichbleibende Permeabilität des Filzes erreicht werden, jedoch ist das Vorsehen der ,Opfervlieslage‘ mit zusätzlichen Kosten und Aufwand verbunden.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Pressfilz vorzuschlagen, bei dem die Kompaktierungsneigung reduziert wird. Es ist weiterhin eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Filz vorzuschlagen, der ein großes Volumen zur Flüssigkeitsaufnahme zur Verfügung stellt.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung entsprechend dem unabhängigen Anspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
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Hier wird ein Pressfilz für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn vorgeschlagen, umfassend eine gewebte Grundstruktur sowie darauf befestigte Vliesauflage, wobei die Grundstruktur eine erste Gewebelage und eine zweite Gewebelage aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest die erste Gewebelage sich an Kreuzungsstellen kreuzende Längsfäden und Querfäden aufweist, wobei an mindestens 5% der Kreuzungsstellen, insbesondere an mindestens 10% der Kreuzungsstellen die Längsfäden und die Querfäden der ersten Gewebelage miteinander verschweißt sind.
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Die Begriffe „Längsfaden“ und „MD-Faden“ sowie „Querfaden“ und „CD-Faden“ sind dabei Synonyme.
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Wie erwähnt, sind Grundstrukturen, die mehrere Gewebelagen aufweisen, vorteilhaft hinsichtlich des Zurverfügungstellens eines großen Volumens zur Flüssigkeitsaufnahme („Void Volume“). Es hat sich jedoch gezeigt, dass derartige Filze auch verhältnismäßig stark zum Kompaktieren neigen. Der Erfinder hat erkannt, dass ein Teil dieses Kompaktierungseffekts dadurch zustande kommt, dass die verschiedenen Gewebelagen durch die Belastungen im Nip teilweise ineinander gedrückt werden. Dies wird dadurch begünstigt bzw. verstärkt, dass die Fäden der Gewebe in gewissem Umfang verschiebbar sind. Durch die fortgesetzte Belastung im Nip können die einzelnen MD- oder CD- Fäden so verschoben werden, dass Fäden der einen Lage in Zwischenräume der anderen Lage hineingepresst werden, wodurch die Kompaktierung des Filzes gesteigert, und auch die Permeabilität reduziert wird.
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Um diesen Effekt zu verhindern, oder zumindest deutlich zu reduzieren wird vom Erfinder vorgeschlagen, dass zumindest in der ersten Gewebelage Teile der sich an Kreuzungsstellen kreuzende Längsfäden und Querfäden miteinander verschweißt werden. Es hat sich dabei als vorteilhaft herausgestellt, wenn an mindestens 5% der Kreuzungsstellen, insbesondere an mindestens 10% der Kreuzungsstellen die Längsfäden und die Querfäden der ersten Gewebelage stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt sind. Auf diese Art und Weise wird das Verschieben der Fäden verhindert bzw. erschwert, und der oben beschriebene Kompaktierungseffekt unterdrückt.
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Mit einer Steigerung des Anteils der verschweißten Kreuzungsstellen z.B. auf 15%, 20% oder mehr steigt die Fixierung der Fäden und die Unterdrückung der Verschiebbarkeit. Jedoch steigt damit auch die Steifigkeit der Grundstruktur und damit des gesamten Filzes. Dies ist üblicherweise nur bis zu einem gewissen Grad möglich bzw. gewünscht. Somit ist es häufig vorteilhaft, wenn die Längsfäden und die Querfäden der ersten Gewebelage an weniger als 60%, insbesondere an weniger als 50% der Kreuzungspunkte miteinander verschweißt sind.
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Die vorteilhafte Wirkung der Erfindung kann gesteigert werden, wenn auch die zweite Gewebelage sich an Kreuzungsstellen kreuzende Längsfäden und Querfäden aufweist, wobei an mindestens 5% der Kreuzungsstellen, insbesondere an mindestens 10% der Kreuzungsstellen die Längsfäden und die Querfäden der zweiten Gewebelage stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt sind. Dadurch wird die Beweglichkeit der Fäden der beiden Lagen zueinander noch weiter reduziert.
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Auch wenn in den meisten beschriebenen Beispielen die Grundstruktur genau zwei Gewebelagen aufweist können auch Ausführungen vorgesehen sein, in denen die Grundstruktur noch eine oder mehrere weitere Lagen, insbesondere eine oder mehrere weitere Gewebelage umfasst.
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Die stoffschlüssige Verbindung an den Kreuzungspunkten kann auf verschiedene Weise erzeugt werden.
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Möglich ist beispielsweise die Verwendung von Zweikomponenten-Fasern („BiCo-Fasern“. Bi-Komponenten Fasern bestehen aus zwei Komponenten, z.B. einem Kern und einem Mantel. Die beiden Polymere haben dabei unterschiedliche Erweichungs- oder Schmelztemperaturen. Die Schmelztemperatur des Kerns liegt höher als beim Mantel, so dass sich der Mantel bei einem bestimmten Temperaturaufschlag schmelzen lässt und somit Verbindungspunkte zwischen den jeweiligen Kernfasern in der Mischung der vorliegenden Matrix schafft.
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Eine Alternative dazu ist es, die MD- und CD- Fasern über Schweißverbindungen miteinander zu verbinden. Zur Erzeugung der Schweißverbindung sind verschiedenen Verfahren wir das Ultraschallschweißen oder das Transmissionsschweißen möglich. Als besonders vorteilhaft wird das NIR-Transmissionsschweißen angesehen. Die üblicherweise verwendeten Fäden aus Polyamid sind nämlich für Licht aus dem NIR-Bereich zwischen ca. 780 nm und 1100 nm weitgehend transparent.
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Nun kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass zumindest einige der Längsfäden und/oder der Querfäden der ersten Lage -und /oder der zweiten Lage - Laserlicht einer Wellenlänge ganz oder in signifikantem Umfang absorbieren, die im Bereich zwischen 780 nm und 1100 nm liegt. (Eine Absorption von mehr als 30%, insbesondere mehr als 40% des entsprechenden Lichts wird dabei als signifikante Absorption angesehen. Solche Fäden werden im Folgenden als absorbierende Fäden bezeichnet). Bei einer geeigneten Bestrahlung des Gewebes mit Licht aus diesem Wellenlängenbereich dringt das Licht relativ ungehindert durch die nicht- absorbierenden Fäden hindurch, und wird von den absorbierenden Fäden absorbiert. Dadurch heizt sich die Kontaktstelle der beiden Fäden soweit auf, dass ein Verschweißen erfolgt.
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Vorteilhafterweise können die absorbierenden Fäden aus dem gleichen Polymer bestehen, wie die übrigen Fäden, dem zusätzlich ein Absorberadditiv beigemischt ist. Auf diese Weise können besonders haltbare Schweißverbindungen erzielt werden. Desweitern können auch Quasi-Simultanschweißverfahren genutzt werden um punktuelle Verschweißungen zu erzeugen. Hierbei kann teilweise auf den Einsatz von Absorbern verzichtet werden. Durch selektive Bestrahlung von ausgewählten Kontaktbereichen/Kreuzungspunkten können nur diese verschweißt werden.
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Es ist für den gewünschten Effekt vorteilhaft, wenn die Kreuzungspunkte mit den stoffschlüssigen Verbindungen sich nicht ausschließlich in einem Teilbereich der Bespannung - zum Beispiel einem Nahtbereich - befinden, sondern über die gesamte Fläche der Bespannung verteilt, insbesondere gleichmäßig sind.
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Eine solche gleichmäßige Verteilung lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass nach einem festen, vorgegebenen Muster absorbierende Fäden als CD-Fäden oder auch als MD-Fäden eingewebt werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass jeder 10. CD-Faden ein absorbierender Faden ist. Dies führt zu einer eher geringen Anzahl von Verbindungsstellen. Wird jeder 4. CD-Faden, jeder 2. CD Faden oder gar jeder CD-Faden als absorbierender Faden eingewebt, erhöht sich die Zahl der möglichen Verbindungsstellen.
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Analog können auch BiCo-Fäden nach dem oben beschriebenen Muster eingewebt werden.
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Für die hier beschriebenen Gewebelagen hat man sehr große Freiheiten. Einige Beispiele sind im Folgenden aufgezählt:
- • Die Gewebe können Flachgewoben sein.
- • Die Gewebe können in einem Rolle zu Rolle Prozess behandelt werden. Insbesondere kann ein Gewebe mit den stoffschlüssigen Verbindungen als Rollenware erzeugt werden, und dann bei der Herstellung des eigentlichen Filzes entsprechend zugeschnitten werden.
- • Die Gewebe können Flachgewoben und zu einem endlosen Band verschweißt sein.
- • Die Gewebe können endlos gewoben sein.
- • Die Gewebe können eine Nahtverbindung bevorzugt mit einer Steckdrahtnaht aufweisen.
- • Die Gewebe können einlagig oder mehrlagig sein.
- • Die Gewebe können aus Monofilamenten und/ oder Multifilamenten und/oder Zwirnen gewoben sein.
- • Die Gewebe können auch Drehergewebe sein.
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Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Ausprägungen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die genannten Merkmale können nicht nur in der dargestellten Kombination vorteilhaft umgesetzt werden, sondern auch einzeln untereinander kombiniert werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
- 1 Gewebelage für einen Pressfilz gemäß einem Aspekt der Erfindung
- 2a, 2b, 2c zeigen den Vorgang der Kompaktierung, der durch eine Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung unterdrückt wird.
- 3 zeigt einen Pressfilz gemäß einem Aspekt der Erfindung
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Nachfolgend werden die Figuren detaillierter beschrieben.
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1 zeigt eine Gewebelage, die als erste Gewebelage 1 oder zweite Gewebelage 2 in einem Pressfilz gemäß einem Aspekt der Erfindung eingesetzt werden kann. Gezeigt ist ein Gewebe in Leinwandbindung aus sich kreuzenden Längsfäden 3 und Querfäden 4. Einige der Querfäden 6 sind dabei als absorbierende Fäden 6 ausgeführt. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist jeder zweite Querfaden 4 als absorbierender Faden 6 ausgeführt. Die übrigen Fäden 3, 4 sind aus einem Material wie beispielsweise einem Polyamid, das für Licht im NIR Bereich ganz oder weitgehend transparent ist. Die absorbierenden Fäden 6 können beispielsweise aus demselben Polymer bestehen, dem ein Absorberadditiv beigemischt ist. Bestrahlt man die Kreuzungsstellen 5 mit Licht aus einem Wellenlängenbereich, den die absorbierenden Fäden 6 absorbieren - beispielsweise mittels eines entsprechenden NIR-Lasers- dringt dieses durch die nicht absorbierenden Längsfäden 3 hindurch bis zu den absorbierenden Fäden 6. Diese heizen sich vornehmlich an der Kontaktstelle der beiden Fäden auf, wodurch es zu einer stoffschlüssigen Verbindung der beiden Fäden in Form einer Schweißverbindung kommt.
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Dabei können entweder alle dieser Kreuzungsstellen 5 verschweißt sein, oder auch nur ein Teil davon.
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Hier sei angemerkt, dass bei einem Teil der Kreuzungsstellen in 1 der absorbierende Faden 6 oberhalb des Längsfadens 3 verläuft. Möchte man an diesen Kreuzungsstellen ebenfalls eine stoffschlüssige Verbindung herstellen, so ist es vorteilhaft, das Gewebe von der entgegengesetzten Seite zu bestrahlen.
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Bei einer solchen Gewebelage 1, 2 wird sowohl das Verschieben der Längsfäden 3 in Querrichtung, als auch der Verschieben der Querfäden 4 in Längsrichtung behindert bzw. verhindert.
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Die
2a,
2b und
2c zeigen schematisch das Verhalten eines Pressfilzes unter Last, bei dem in keiner der Gewebelagen 1, 2 Kreuzungspunkte 5 miteinander stoffschlüssig verbunden sind. Der Pressfilz weist dabei eine erste Gewebelage 1 und eine zweite Gebebelage 2 auf, die zusammen die Grundstruktur des Filzes bereitstellen. An der ersten Gewebelage 1 ist eine Vliesauflage 7 vorgesehen. Der einfachen Darstellung halber sind von den Gewebelagen 1, 2 nur die Längsfäden 3.1, 3.2 dargestellt. In dem hier dargestellten Filz sind die erste Gewebelage 1 und die zweite Gewebelage 2 unterschiedlich, das hier exemplarisch durch unterschiedliche Durchmesser der Längsfäden 3.1 der ersten Lage 1 sowie den Längsfäden 3.2 der zweiten Lage 2 dargestellt ist. Die beiden Lagen 1, 2 können jedoch auch von demselben Gewebetyp sein, insbesondere können sie, wie z. B. in
EP 0 425 523 beschrieben, durch Falten und Aufeinanderablegen eines einzelnen Gewebestücks gebildet sein.
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2a zeigt den Filz dabei ohne äußere Last. Wie in 2b angedeutet, wirkt z.B. beim Durchlaufen eines Pressnips eine Last auf den Filz. Die zweite Gewebelage 2 wird dadurch nach oben gegen die erste Gewebelage gedrückt. Dabei entstehen - begünstigt durch eine runde Form der Fäden - Schubkräfte in Querrichtung auf die Längsfäden 3.1, 3.2.
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2c zeigt den Filz dann in komprimierter Form. Durch die äußere Last wird zum einen die Vliesauflage 7 komprimiert. Zum andere verschieben sich aber auch die Längsfäden 3.1, 3.2 in Querrichtung, so dass die beiden Gewebelagen 1, 2 teilweise ineinander gedrückt werden. Das ‚Void-Volume‘ einer Gewebelage 1, 2 wird somit teilweise durch die Fäden der anderen Gewebelage 2, 1 aufgefüllt, und steht nicht mehr für die Flüssigkeitsaufnahme zur Verfügung.
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3 unterscheidet sich von 2c lediglich dadurch, dass der Filz gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Das heißt, dass insbesondere an mindestens 5% der Kreuzungsstellen 5, insbesondere an mindestens 10% der Kreuzungsstellen 5 die Längsfäden 3.1 und die Querfäden 4 der ersten Gewebelage 1 stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt sind. Weiterhin kann auch vorgesehen sein, dass an mindestens 5% der Kreuzungsstellen 5, insbesondere an mindestens 10% der Kreuzungsstellen 5 die Längsfäden 3.2 und die Querfäden 4 der zweiten Gewebelage 2 stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt sind.
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Auch hier wird die Vliesauflage 7 komprimiert. Jedoch können die Längsfäden 3.1, 3.2 nicht in Querrichtung ausweichen. Die Querkräfte werden von den stoffschlüssigen Verbindungen an den Kreuzungspunkten 5 aufgenommen. Dadurch wird ein Durchdringen der ersten Gewebelage 1 und der zweiten Gewebelage 2 vermieden oder zumindest reduziert. Das Void Volume der Gewebelagen 1, 2 wird kaum durch eindringende Fäden 3, 4 der anderen Gewebelage 2, 1 reduziert, und steht somit weiterhin für die Flüssigkeitsaufnahme zur Verfügung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erste Gewebelage
- 2
- zweite Gewebelage
- 3
- Längsfaden
- 3.1
- Längsfaden
- 3.2
- Längsfaden
- 4
- Querfaden
- 5
- Kreuzungsstelle
- 6
- absorbierender Faden
- 7
- Vliesauflage
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0425523 [0003, 0028]
- EP 67278481 O [0003]
- EP 2160495 B1 [0003]
- EP 2678472 [0004]
