CN103210142A - 拉伸的循环式网毯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由包括非拉伸的聚合物的带形薄膜基质(1)制成的用于造纸机的网毯(10)。薄膜基质(1)弯曲成，使得薄膜基质的两个端侧边缘相互邻接。然后，两个相互邻接的端侧边缘材料结合地相互连接。最后，这样形成的循环式薄膜基质在其循环方向上被拉伸。

Description

拉伸的循环式网毯

技术领域

本发明涉及一种用于造纸的机器的网毯，且尤其涉及一种用于在造纸机内支承和运输纤维幅的网毯。

背景技术

上位概念“纸”包括不同类型的纸板和纸张。造纸通常开始于由纤维悬液形成纤维幅。在造纸机中，网毯用作悬浮液和尚未自支承的纤维幅的支承。网毯通常构造为循环式带，所述循环式带通过滚子转向地分别在造纸机的确定的区域内循环。为形成纤维幅或纤维材料幅，涂敷在造纸机的成型器部内的网毯上的纤维悬液穿过网毯被脱水。为脱水，在此区域内通常称为成型筛的网毯具有通孔，通过通孔给纤维悬浮液或基于它形成的纤维幅脱水。在造纸机的随后的区域中使用毡，所述毡通常施加在机械负载高的、可透水的载体网毯上。在干燥区内也使用高强度的、可透水的网毯。

在造纸机中目前使用的网毯或载体网毯主要包括纺织的材料。纺织的网毯通常具有带有重复的基本图案的结构。通常，纺织的网毯由多层不同的纱线粗细和导向的网构成。由于其不同的网结构，此网毯的单独的层不仅具有相互不同的透水性，而且因为在上层中形成的开口或通孔通常被位于下方的网层的纱线覆盖，侧向导致纺织的网毯的渗透性局部变化(即作为上层在此理解为网毯的纸侧的层，即其上支承了纤维悬液或纤维幅的网层)。侧向变化的渗透性导致纤维幅的侧向变化的脱水速度，这又导致纸幅内的可见的痕迹且因此导致不良的纸张质量，其中不同地脱水的区域由于均匀重复的网图案均匀地分布。此外，纸张的脱水低的区域也可以具有更小的纤维厚度。

纺织的网毯具有低的抗弯刚度并因此在造纸机中循环时经常易于形成褶皱。此外在网毯的与纸侧层对置的运行侧上使用不同材料的单丝，例如聚对苯二酸乙二醇酯(PET)和聚氨酯(PA)构成的纱线组合由于此材料在吸水、延伸等方面的不同的特征导致突起或突出的侧边缘。

许多网毯不能纺织为循环式带。为形成循环式带，必须将有限长度的幅带的两端相互连接。为避免导致纸幅的痕迹的在连接位置上的不规则性，连接目前通过在更大的区域上延伸的复杂的网缝结构进行。由此决定的纺织的成型筛的昂贵的制造相应地导致高的生产成本。

作为纺织的网毯的替代，建议一些由非纺织材料幅制造的网毯。在专利文献CA1230511和US4,541,895中例如给出了一种由包括多层的非纺织的透水材料形成的层叠物，其中引入一些用于脱水的开口。此薄膜层叠物制造为造纸机所要求的尺寸，但导致高的成本。此外，此多层薄膜层叠物是相对刚性的且在使用于造纸机的成型器部或干燥部中时易于分层。

在专利申请US2010/0230064中给出了一种使用在造纸机中的网毯，所述网毯由曲折地缠绕的聚合物带制成。聚合物带的宽度基本上小于由此获得的网毯的宽度，其中，除了通过曲折高度给出的倾斜位置之外，聚合物带的纵向方向与网毯的运行方向一致。聚合物带的相邻的曲折路径的相互对置的侧边缘相互焊接以形成封闭的运行面。

网毯在造纸机中受到很高的拉应力，这导致聚合物带的旋转。为应对此张力，通常将用于制造网毯的聚合物带拉伸，其中拉伸根据应用情况可在一个方向上、另一个方向上或两个方向上进行。通常，用于以上述缠绕方法制造网毯的聚合物带至少在纵向方向上被拉伸。在焊缝处，通过拉伸而实现的聚合物定向和结晶受到干扰，因此网毯的机械稳定性在此位置被削弱。为使得这在循环期间不导致网毯的形状变化，焊缝的相对于网毯的循环方向的倾斜位置必须足够低，以便拉应力完全由聚合物带承担且不会导致焊缝的伸长。为此，聚合物带必须与网毯的长度和宽度相比足够窄，以此产生了很长的焊缝。为产生焊缝，必须将预缠绕的聚合物带在激光束下沿激光束引导，或激光束必须在预缠绕的聚合物带上被引导。两个方法在技术上是很昂贵的且因此导致高的制造成本。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是，给出一种用于造纸机的网毯，所述网毯由薄膜形循环式基质形成，而所述循环式基质在其表面上具有相同的机械特征。

此网毯的实施形式由根据下面方法制造的循环式薄膜基质制成。

制造方法的出发点是由聚合物制成的带形薄膜基质。聚合物优选地不拉伸或仅低程度地拉伸。薄膜基质弯曲成，使得其两个端侧边缘相互邻接。然后将两个相互邻接的端侧边缘材料结合地相互连接。最后，这样形成的循环式薄膜基质在基本上与其循环方向一致的方向上被拉伸。被材料结合地连接的端侧边缘优选地横向于或倾斜于循环式薄膜基质的循环方向布置，其中横向角度理解为与循环式薄膜基质的循环方向成约90度的角度，而倾斜角度理解为与循环式薄膜基质的循环方向成约40度至90度的角度。倾斜的接缝走向，即材料结合地连接的端侧边缘的倾斜走向例如在拉伸时具有如下优点，即总是使接缝的仅一个部分受到各拉伸载荷。

概念“薄膜基质”在此文献中理解为其厚度明显小于其侧向尺寸的物体。

方法的另外的实施形式进一步包括步骤：在材料结合的连接之前使薄膜基质的两个端侧边缘具有互补的轮廓。在该方法的一定的设计方案中，端侧边缘的轮廓构造为斜面、阶梯形轮廓、带有倾斜的对接边缘的阶梯形轮廓、槽-舌轮廓或它们的组合。

应指出，在此文献和权利要求中，为列举特征而使用的概念“包括”、

“具有”、“含有”和“带有”及其语法上的从属用法一般地表示非封闭性的特征列举，例如方法步骤、装置、区域、尺寸等，且不排除进一步的和另外的特征或另外的或附加的特征的分组的存在。

方法的实施形式可具有使用其波长不被薄膜基质吸收的光来材料结合地连接薄膜基质的两个端侧边缘的进一步的步骤，以及用于将两个端侧边缘的至少一个涂敷以吸收所用的波长的光的吸收材料的步骤。

在方法的实施例中，在循环式薄膜基质循环期间保持用于拉伸循环式薄膜基质的拉伸力不变，其中，循环的长度可大于循环式薄膜基质的周长。在本发明的此实施形式的设计方案中，优选地在循环中进行拉伸。

方法的另外的实施形式具有用于拉伸的循环式薄膜基质的热固化的步骤。

附图说明

本发明的另外的特征从如下的确定的实施例的描述、权利要求和附图中得到。本发明的一些实施例的后文的阐述参考附图，其中各图为：

图1简略示出构造为循环式带的网毯，

图2根据第一实施形式的焊缝连接，

图3根据第二实施形式的焊缝连接，

图4根据第三实施形式的焊缝连接，

图5根据第四实施形式的焊缝连接，和

图6在示意性示出用于拉伸循环式带的设备。

具体实施方式

应指出，本发明不限制于所述的实施例的实施形式，而是通过附带的权利要求的范围确定。特别地，在根据本发明的实施形式中的个别特征可以以不同于所提及的示例的数量和组合实现。在附图中，相同的附图标号用于功能上相同的特征，而与具体的实施形式无关。

图1示出了构造为循环式带的网毯10的示意性图示。网毯包括带形的薄膜基质，所述薄膜基质侧向被两个侧边缘2和3限制，其中每个所述侧边缘形成封闭的线且因此不具有端部。相应地，带也封闭而构造为所谓的循环式薄膜基质。在图示的实施形式中，侧边缘定向在网毯10的循环方向或圆周方向LR上。除通过侧边缘2和3外，带子1也通过两个相互对置地布置的表面5和6限制。带子在图示中本身面朝的运行侧6形成网毯的内表面，且通常用于传递带子循环的力。与之对置的、在图1中指向外的纸侧表面5通常用作纤维悬液或纤维幅的支承。在网毯用作载体网毯时，外表面用于另外的网毯成分的涂敷。

通过带子1的宽度延伸而给出的方向QR在下文中称为横向方向，且在网毯使用于造纸机内时与机器横向方向一致。网毯10的循环横向于方向QR，沿也称为纵向或运行方向的方向LR进行，其空间走向在图1中用于解释其内所绘制的网毯。

为形成多孔的网毯10，例如用于用作成型或干燥筛的网毯，带子1可具有多个图1中未图示的孔。孔的每个形成了从带形循环式薄膜基质1的外表面5到其内表面6的通道。此孔也称为毛孔且根据在造纸机中的位置用于通过给在造纸时支承在网毯上的纤维材料的脱水而形成纸张，或用于纤维幅的进一步脱水。

为制造由聚合物薄膜形循环式带1所形成的、机械上稳定的网毯，有利地使用由热塑性塑料制成的通过挤压或浇注而制造的带形平基质，所述热塑性塑料例如为聚对苯二酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯萘酚(PEN)、硫化聚苯醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚氨酯(PA)和聚烯烃。这些材料已知为板或滚柱的形式且可购买获得。因为平的基质的厚度明显小于其侧向尺寸，所以在此步骤中也将其称为薄膜基质或薄膜形基质。基质的称为带形的特征在此涉及其带有有限宽度的构造且通常与长度无关。

用于形成根据本发明的网毯的薄膜基质优选地不被拉伸。因为在低拉伸因数下聚合物结构尚无明显的改变，所以作为不拉伸的薄膜基质的替代也可以使用略微拉伸的薄膜基质。为制造网毯10，将两个横向于或倾斜于网毯的运行方向布置的边缘，即所谓的薄膜基质的端侧边缘或端部相互材料结合地连接。材料结合的连接优选地通过两个端侧边缘的焊接实现，其中，优选例如超声波焊接、热焊接或透射焊接的焊接方法。在焊接时形成的例如毛刺或毛边的不平度在焊接后被平整，以得到均匀的带表面。平整通过磨削或滚光来实现，例如使用超声波或通过机械地切除边角，例如以铣或磨的车削制造方法进行。薄膜基质的端侧边缘优选地对接地布置，然后被焊接，其中端侧边缘可具有互补的轮廓，以实现更大的连接面且可能地实现边缘相互间的更好的调整。替代地，薄膜基质也可重叠地焊接，然后被平整。

如果薄膜基质材料不具有足够的吸收焊接能量的能力，则可在薄膜基质的相互待连接的边界层的一个上或在两个上(未图示)涂敷吸收材料，如在图2、图3、图4和图5中所图示的实施例中所解释。当在近红外(NIR)区域内使用透射焊接焊接方法时，将波长范围为700nm至1400nm且足够强度的光指向吸收层9。因为引入对于所使用的波长为透明的基质材料中的能量本身很低，所以在邻接吸收层的表面内实现了有针对性的热输入。因此，仅将薄膜基质的两个相互对接的端侧边缘的边界层熔融，使其通过同时相互压紧而可相互形状稳定地连接。为此所需的压力可例如借助于对于所使用的光波长是透明的或透射性的滚子施加，所述滚子在待焊接的焊缝上导引且被用于焊接的光透射。作为用于透射焊接的光源，合适的是NIR辐射器且尤其是激光器，例如其发射波长范围为808nm至980nm的二极管激光器以及发射波长为1064nm的Nd:YAG激光器。

替代地，也可使用无吸收的焊接方法，例如使用波长范围从例如1700nm至2000nm的激光焊接方法，其中激光束优选地聚焦在待焊接的端侧边缘上。另外的替代方案是，使用第二激光器或附加的强光源，其波长被轨道材料很好地吸收且将薄膜基质材料在端侧边缘的区域内预热，以此可更好地吸收且因此有效地使用同时的或随后射入的焊接激光。

可通过对接边缘的倾斜或另外地形成的轮廓实现连接区域的放大和配合精确的焊接。对于相应地加工的薄膜基质的示例在图2、图3、图4和图5中分别在未接合(左侧)和接合(右侧)状态中解释。图2示出了薄膜基质1的两个相互对置地布置的端部的侧视图。可能地涂敷在端侧边缘上的吸收层9在图2、图3、图4和图5中以阴影图示。与图示不同的是也可为两个端侧边缘提供吸收层9。在焊接之后，两个端侧在接合面11上相互连接。

与根据图2的倾斜的构造不同，在图3中解释的示例的两个带端部或端侧边缘具有互补的台阶轮廓。在此，也可使用吸收层9以便在接合面上更好地连接端部。图4示出了接合边缘轮廓的另外的示例。在此实施形式中，薄膜基质1的待连接的边缘预加工为互补构造的槽和舌轮廓的形式，其中槽和舌如所示优选设计带有略微的收缩部，以实现端侧边缘的容易的插入。此轮廓形式的特征尤其在于防止两个带端部在连接时意外的垂直错位的安全性很高。如前所述，在此也可将吸收层9涂敷在薄膜基质的两个端侧边缘的一个或两个上，以便薄膜基质更容易通过焊接连接。图5图示了在图3中所图示的互补的台阶轮廓的改变，所述改变的特征为倾斜的对接边缘。

本发明人已发现，浇注的或挤压的热塑性薄膜基质的焊缝的聚合物结构很大程度上类似于未处理的薄膜基质。因此，焊缝具有与薄膜基质的剩余部分大致相同的特征。这已通过实验验证，在所述实验中，材料结合的“缝”无问题地经历如下所描述的拉伸过程，即不存在其延伸与剩余的薄膜基质的延伸明显不同的“缝”。

在制造了循环式薄膜基质之后将其拉伸为循环式带1。拉伸优选地在循环式薄膜基质的纵向方向LR上，即在其运行方向上单向地进行，替代地双向地在纵向方向和横向方向QR上进行。用于拉伸的设备具有至少一个加热区和至少一个滚子拉伸机。分别布置在加热区内的循环式薄膜基质的区域的加热例如通过热空气或红外辐射器进行。为达到循环式带1的足够高的强度，薄膜在沿运行方向LR拉伸时借助于一个或多个滚子拉伸机拉伸一个在2至10的范围内，优选地在3至6的范围内的倍数。因此带子不仅更长而且更薄。为了得到具有限定的额定长度的拉伸带子，必须将循环式薄膜基质的输出长度缩小拉伸倍数：

L_F=L_EB/SF_LR    (1)

其中L_F给出了循环式薄膜基质的(在运行方向或拉伸方向上的)输出长度，且L_EB给出了在循环式薄膜基质拉伸之后循环式带1在纵向方向LR上拉伸SF_LR倍的长度。拉伸倍数SF在此选择为使得在网毯在造纸机的中的确定的使用中，不出现网毯的明显的拉长。然后，在横向方向QR上的可能的拉伸以优选地在2至3的范围内的拉伸倍数SF_QR执行。

图6图示了用于拉伸如前所述的循环式薄膜基质1的设备20的可能的实施形式。拉伸设备具有拉伸器21和由固定滚子22和可移动滚子23所形成的用于补偿在拉伸期间的带拉伸的装置。移动可通过张紧滚子23在悬臂上的支承来实现。张紧滚子23的移动方向通过双箭头示意，所述移动方向可以是直线形的但也可以是摆动曲线形的。循环式薄膜基质1的实际的拉伸在拉伸器21中进行，其中循环式薄膜基质1在多个拉伸滚子上，例如在五个拉伸滚子W1至W5上导引。在拉伸滚子的区域内将悬臂加热。至少两个相对于循环式薄膜基质的导引相继的拉伸滚子的转速在此不同，其中循环式带的运行方向上随后的拉伸滚子的转速高于其前方的拉伸滚子的转速。在图6中介绍的设备20中，拉伸可在两个区段中，例如在拉伸滚子W2和W3之间以及W4和W5之间进行。在此情况中，拉伸滚子的转速v(Wx)在以箭头示意的循环式薄膜基质1的运行方向上为：v(W2)<v(W3)<v(W4)<v(W5)。当然，例如通过v(W1)<v(W2)<v(W3)<v(W4)<v(W5)也可限定多个拉伸区段。滚子24和26仅用于循环式薄膜基质从用于补偿带拉伸的装置向拉伸滚子的换向。

拉伸在循环式薄膜基质的任意位置处开始。拉伸优选地在循环式薄膜基质的循环期间在一个或多个拉伸步骤中进行。在此情况中，拉伸过程不应在其已开始的位置之前结束，因此不剩下未被拉伸的区域。用于每个拉伸滚子对的拉伸力在循环期间保持恒定。因为已拉伸的区域当其在不变的拉伸条件下再一次经过拉伸机时未经历可觉察的改变，所以可为拉伸选择比循环式薄膜基质的周长更长的循环长度。拉伸也可在多个循环中进行，但拉伸力则从一个循环向下一个循环升高。至于拉伸在一个还是多个循环中进行，则取决于由此实现的被拉伸的薄膜基质的机械特征。通常，在使用聚对苯二甲酸乙二酯作为用于循环式薄膜基质的材料时，优选在基本上一个循环上拉伸。

为制造多孔的网毯10，在实施例中使用包含缺陷的网毯10。为形成缺陷，可在挤压薄膜基质时例如一同挤压碳化钙微粒。在薄膜基质拉伸期间在该缺陷处出现的应力导致聚合物材料在缺陷周围撕开，以此形成了穿过网毯10的小的开口。通过微粒的份额和/或大小可控制网毯10的多孔性。

为使得拉伸的网毯10在根据本发明的在造纸机中的使用期间不收缩(理解为网毯10的周长和宽度由于热作用的可能的缩短)，将网毯在拉伸之后进行热固化。为进行热固化，使拉伸的循环式薄膜基质然后经历热处理，所述热处理优选地通过使用拉伸设备的加热区在薄膜基质的带长保持恒定的同时进行。已拉伸的循环式薄膜基质优选地以恒定的速度在拉伸设备内循环，直至其加热区达到热固化所要求的目标温度为止。在目标温度下循环之后，例如通过关闭加热降低加热区的温度。此外，循环式薄膜基质保持循环直至它被冷却为止。热固化所要求的温度处在各材料的玻璃点和软化温度之间。对于聚对苯二甲酸乙二酯，温度的范围优选地在150℃至220℃之间。

拉伸的循环式带1的宽度优选地在大约1米至10米之间。如果根据以上所述的方法拉伸的循环式薄膜基质的宽度小于待制造的循环式带的宽度，则可将相同长度且相同拉伸度的两个或多个拉伸的循环式薄膜基质在横向方向上并排布置且在运行方向上相互焊接。为焊接可使用如上所述的透射焊接方法，其中循环式薄膜基质的待相互焊接的侧边缘成型为互补的轮廓，例如通过使用在图2至图5中所图示的轮廓形式。以上述方法制造的网毯的优选的实施形式的厚度在大约150μm至800μm之间的范围内。

Claims (11)

1.一种用于制造造纸机的网毯的方法，其中，所述方法包括如下步骤：

-提供由聚合物形成的带形薄膜基质，

-将薄膜基质弯曲成使所述薄膜基质的两个端侧边缘相互邻接，

-将所述两个端侧边缘材料结合地连接，以形成循环式薄膜基质，并且

-将所述循环式薄膜基质在其循环方向上拉伸。

2.一种用于制造造纸机的多孔网毯的方法，其中，所述方法包括如下步骤：

-提供聚合物，所述聚合物带有引入到所述聚合物内的、由与所述聚合物不同的材料制成的微粒，

-将聚合物-微粒复合物挤压为带形薄膜基质，

-将薄膜基质弯曲成使所述薄膜基质的两个端侧边缘相互邻接，

-将所述两个端侧边缘材料结合地连接以形成循环式薄膜基质，并且

-将所述循环式薄膜基质在所述循环式薄膜基质的循环方向上拉伸。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，材料结合地连接的所述端侧边缘横向于所述循环式薄膜基质的循环方向布置。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，材料结合地连接的所述端侧边缘相对于所述循环式薄膜基质的循环方向以一个在40度至90度范围内的角度布置。

5.根据权利要求1至4中一项所述的方法，其中，所述薄膜基质的两个端侧边缘在材料结合地连接之前具有互补的轮廓。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述端侧边缘的轮廓构造为斜面、阶梯形轮廓、带有倾斜的对接边缘的阶梯形轮廓、槽-舌轮廓或它们的组合。

7.根据前述权利要求中一项所述的方法，其中，使用具有不被所述薄膜基质吸收的波长的光将所述薄膜基质的两个端侧边缘材料结合地连接，且两个端侧边缘的至少一个涂敷有吸收所使用的波长的光的吸收材料。

8.根据前述权利要求中一项所述的方法，其中，在所述循环式薄膜基质的循环期间，保持用于拉伸所述循环式薄膜基质的拉伸力不变，且循环的长度大于所述循环式薄膜基质的周长。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述拉伸在循环中进行。

10.根据前述权利要求中一项所述的方法，其中，将所述拉伸的循环式薄膜基质热固化。

11.一种网毯，其由根据前述权利要求中一项所制造的循环式薄膜基质制成。

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