DE202012001985U1

DE202012001985U1 - Abriebbeständige Monofilamente für Papiermaschinenbespannungen

Info

Publication number: DE202012001985U1
Application number: DE202012001985U
Authority: DE
Original assignee: Nextrusion GmbH
Current assignee: Perlon Nextrusion Monofil GmbH
Priority date: 2012-02-25
Filing date: 2012-02-25
Publication date: 2012-03-30
Anticipated expiration: 2022-02-26

Abstract

Beansprucht wird 1. ein Gewebe für Papiermaschinenbespannungen, das Polyoxymethylenfäden enthält. 2. ein Gewebe nach Anspruch 1, das in der Blattbildungspartie von Papiermaschinen verwendet wird. 3. ein Gewebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dessen Polyoxymethylenfäden aus Filamenten, insbesondere Monofilamenten bestehen. 4. ein Gewebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dessen Polyoxymethylenfäden insbesondere die Unterseite des Formiersiebes bilden. 5. ein Gewebe nach den Ansprüchen 1 bis 4, deren Polyoxymethylenfäden einen Farbstoff und/oder Stabilisatoren enthalten können. 6. ein Gewebe nach den Ansprüchen 1 bis 5, deren Polyoxymethylen-Monofilamente eigen Durchmesser von ≥ 30 μm haben. 7. ein Gewebe nach den Ansprüchen 1 bis 5, deren Polyoxymethylen-Monofilamente einen rechteckigen Querschnitt haben, der maximal 1,5 mm breit und mindestens 30 μm hoch ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf Drähte aus schmelzspinnbaren Kunststoffen mit hoher Abriebbeständigkeit und geringer Gleitreibung. Abriebbeständige Monofilamente lassen sich in technischen Geweben verwenden, insbesondere in Maschinen zur Papierherstellung.
Stand der Technik
Förderbänder zum Transport bestimmter Artikel werden in der Regel über Leitorgane geführt. Die Leitorgane unterstützen das zu transportierende Gut. Ein Teil der Leitorgane ist mit Antriebsmotoren versehen und sorgt damit für den Lauf des Förderbands. An den Leitorganen entsteht erhöhter Verschleiß auf der Unterseite des Förderbands durch Reibung.
Kontinuierlich laufende Siebe sind Sonderformen von Transportbändern. Einerseits wird ein Material transportiert, andererseits soll eine andere Materialkomponente von der ersten getrennt werden.
Ein Beispiel hierfür ist die Forming-Partie von Papiermaschinen. Die Papierfasern werden in wässriger Suspension auf das Formiersieb aufgetragen. Das Wasser soll dann so schnell wie möglich abgeschieden werden. Auf dem Sieb verbleibt ein feuchtes Blatt (ca. 90% Restfeuchte), das sich abheben lässt und in die nächste Sektion der Papiermaschine befördert wird. In modernen Papiermaschinen wird hierzu ein umlaufendes Formiersieb verwendet, auf dessen Unterseite stehende Saugdüsen das Wasser entfernen. Durch die Reibung der Siebunterseite an den Saugkästen entsteht erhöhter Siebverschleiß.
Formiersiebe sind mehrlagige Kunststoff-Gewebe aus Monofilamenten, meist auf Basis Polyester. Auf der Gewebeunterseite wird wegen des Verschleißes ein sogenannter Wechselschuss eingesetzt, d. h. auf einen Polyesterfaden(-monofilament) folgt anschließend ein Polyamidmonofilament abwechselnd als Schussfaden. Durch diese Konstruktion ist die Siebunterseite abriebfester. Der Nachteil: Wegen der unterschiedlichen Wasseraufnahme zwischen Polyester und Polyamid quillt das Polyamid starker auf. Dadurch drehen sich die Siebränder nach oben und liegen nicht mehr plan auf der Maschine auf. Diesen unerwünschten Effekt bezeichnet der Fachmann als Edge-Curling.
Durch andere Schusstypen auf der Siebunterseite versuchte man, dieses Edge-Curling zu vermeiden. Die kanadische Asten-Johnson Gruppe z. B. beschreibt in der EP 287 395 A2 Monofilamente aus einem Blend aus thermoplastischem Polyurethan in Polyester, das abriebbeständig ist und den Wechselschuss aus PA 6 bzw. PA 6.6 in Formiersieben ersetzen kann. Ähnliche Eigenschaften haben Monofilamente aus Elends von mit Isophthalsäure modifiziertem PET mit thermoplastischem Polyurethan (TPU), wie sie in der DE 4410399 A1 beschrieben sind. Auch Kern-Mantel Monofilamente mit einem tragenden Kern aus PET und einem Mantel aus isopthalsäuremodifiziertem PET mit TPU – beschrieben in der DE 195 11 852 A1 – oder einem Kern aus PET mit einem Mantel aus thermo-plastischem Polyetherester (TPEE) mit PET – beschrieben in der DE 195 11 853 A1 – weisen vergleichbare Eigenschaften auf.
Allen vorgenannten Erfindungen ist gemeinsam, dass dem Polyester ein relativ weiches, abriebbeständiges Material hinzugefügt wird. Durch die Weichheit ändert sich aber auch die Charakteristik des Monofilaments: Bei gleichem Durchmesser und gleicher Spannung sind die Kröpfungspunkte des Schussfadens breiter, wenn er über einem Kettfaden abgelegt wird. Damit verändert sich auch die Entwässerungsleistung des Formiersiebs.
Ein anderer Ansatzpunkt, abriebbeständige Monofilamente herzustellen, besteht durch Hinzufügen harter Partikel. So werden in der DE 10 2004 041 755 A1 dem Polyester kugelförmige Nanopartikel aus anorganischen Oxiden zudosiert. Die DE 10 2005 033 350 A1 beschreibt plättchenförmige Teilchen aus anorganischen Oxiden, Hydroxiden, Carbonaten, Hydrogencarbonaten, Nitriden und Carbiden von weniger als 100 nm Dicke, die einem Polyester gute Abrieb- und Biegebeständigkeiten verleihen.
Die Praxis zeigt jedoch, dass durch harte Zusätze zwar gute Abrieb- und Biegebeständigkeiten des Monofilaments erzielt werden, dafür erkauft man dies jedoch durch erhöhten Abrieb an den Saugkästen.
Ein anderer Ansatz, der einerseits gute Abriebbeständigkeiten des Monofilaments aufweist, andererseits erhöhten Abrieb an den Saugkästen vermeidet, ist der Einbau von Kügelchen aus Duroplasten, z. B. aus bereits vernetztem Melamin-Formaldehydharz in die Monofilament-Matrix des schmelzspinnbaren Polymeren. Als Reibfläche dienen hierbei die aus der Monofilament-Oberfläche herausstehenden Kugelkalotten der Duroplastteilchen. Monofilamente mit diesen Eigenschaften sind in der DE 10 2009 053 588 A1 beschrieben. Problematisch ist das Verspinnen dieser Monofilamente, da nur Filtermaterialien mit großer Maschenweite eingesetzt werden können, die die duroplastischen Kügelchen durchlassen. Die nur grobe Filterung begünstigt erhöhte Durchmesserschwankungen der Monofilamente, die sich ungünstig auf die Masseverteilung in der Papierfläche auswirken können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Monofilamente mit guter Abriebbeständigkeit, geringer Gleitreibung und guter Formstabilität zu erhalten und in Papiermaschinenbespannungen einzusetzen.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Verwendung von Polyoxymethylen (POM), das in den bekannten Schmelzspinnprozessen mit anschließender mehrfacher Verstreckung und Aufspulung zu Monofilamenten verarbeitet wird. Der Herstellprozess von POM-Monofilamenten ist z. B. in der WO 2006 027 078 A1 beschrieben.
POM ist bekannt für seine Festigkeit und die guten Gleiteigenschaften. Ein weiterer Vorteil ist die geringe Wasseraufnahme. Dadurch ist das Material weitgehend dimensionsstabil. Ein Edge-Curling, wie dies bei Polyamid-Wechselschuss auftritt, wird mit POM-Monofilamenten im Unterschuss vermieden.
Durch die geringe Gleitreibung ist auch die Antriebsleistung der Papiermaschine geringer, so dass mit der Verwendung von POM-Monofilamenten auch eine nicht unerhebliche Energieeinsparung verbunden ist!
Die Nachteile von POM sind die reduzierte Hydrolysebeständigkeit, die sehr hohe Steifigkeit und der niedrige Schmelzpunkt. Das Homopolymer POM-H schmilzt bereits bei 175°–178°C, das Copolymer POM-C schon bei 163°–166°C. Hinzu kommt die thermische Zersetzung bei Temperaturen > 220°C unter Bildung von Formaldehyd, so dass die Verspinnung möglichst unterhalb 220°C erfolgen sollte.
Dadurch, dass die für Formiersiebe sonst üblichen Monofilamente aus Polyethylenterephthalat (PET) bestehen, sind Fixiertemperaturen der Gewebe von 190°C durchaus üblich. Mischgewebe aus PET- mit POM-Monofilamenten im Unterschuss wurden schon wegen des geringen Schmelzpunktes von POM nicht verwendet. Zusätzlich legt sich das POM-Monofilament wegen seiner Steifigkeit nicht um den PET-Kettfaden. Die Kröpfung ist dadurch nur minimal.
Überraschend wurde gefunden, dass die Steifigkeit der POM-Monofilamente vorteilhaft im Unterschuss eines Formiersiebs genutzt werden kann. Die Gewebeunterseite wird schussbetont ausgeführt, d. h. ein Schussfaden liegt über mehreren Kettfäden, ehe wieder ein Bindungspunkt vorliegt (ähnlich einer Atlas-Bindung). Durch die hohe Steifigkeit und bei entsprechend dichter Gewebeeinstellung der ohnehin mehrlagigen Formiersiebe ist die Verschiebefestigkeit der Siebunterseite gegeben. Lediglich beim Thermofixieren der Formiersiebe muss mit entsprechend niedrigen Temperaturen von max. 135°C gearbeitet werden. Die verringerte Hydrolysebeständigkeit der PET- und POM-Monofilamente spielt bei Formiersieben keine Rolle, da in diesem Bereich mit Temperaturen ≤ 50°C gearbeitet wird.
In einer besonderen Ausführungsform werden auch bändchenförmige POM-Unterschussfäden verwendet. Durch die geringere Dicke schmiegt sich das POM-Profil besser um die Kettfäden. Durch die größere Breite wird die Reibungsfläche mit der geringen Gleitreibung des Polyacetals besser genutzt.
Überraschend zeigt sich, dass bei entsprechend dichter Konstruktion auch ein Formiersieb hergestellt werden kann, dass zu 100% oder nahezu 100% aus POM-Monofilamenten darstellbar ist. Dieses (nahezu) sortenreine POM-Gewebe hat den Vorteil, dass es bei 130°C fixiert werden kann und durch die Steifigkeit des Polyacetals ausreichend formstabil und schiebefest ist. Insbesondere bei diesem Sieb werden die Abriebbeständigkeit und die energiesparende, geringe Gleitreibung optimal genutzt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 287395 A2 [0006]
DE 4410399 A1 [0006]
DE 19511852 A1 [0006]
DE 19511853 A1 [0006]
DE 102004041755 A1 [0008]
DE 102005033350 A1 [0008]
DE 102009053588 A1 [0010]
WO 2006027078 A1 [0012]