DE102004045087A1

DE102004045087A1 - Verfahren zur Herstellung einer Papiermaschinenbespannung

Info

Publication number: DE102004045087A1
Application number: DE102004045087A
Authority: DE
Inventors: Ian Preston Sayers
Original assignee: Voith Fabrics Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2006-03-23
Also published as: US20060068119A1; EP1637647A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Papiermaschinenbespannung mit einer Grundstruktur, bei dem auf eine freie Oberfläche der Grundstruktur pulverförmiges und elektrisch geladenes Polymer-Material gleichmäßig mittels elektrischer Anziehung abgeschieden wird und das Polymer-Material anschließend thermisch und/oder chemisch aktiviert wird, so dass sich das Polymer-Material fest mit der Grundstruktur verbindet.

Description

Diese Erfindung betrifft die Herstellung einer Bespannung, wie Formiersiebe, Pressfilze, Trockensiebe und anderen industriellen Bespannungen, wie Transferbänder, für eine Maschine zur Herstellung und/oder Weiterverarbeitung von Faserstoffbahnen, insbesondere Papier, Karton, Zellstoff oder Tissue.
Papier wird üblicherweise hergestellt, indem in der Formierpartie eine Papierfasersuspension auf einem Formiersieb oder zwischen zwei Formiersieben eingebracht und anschließend sukzessive entwässert wird. Anschließend wird die so gebildete Faserstoffbahn mit einem Trockengehalt von ca. 1 % zur weiteren Entwässerung mittels Pressfilzen durch die Pressenpartie und danach mittels Trockensieben durch die Trockenpartie der Papiermaschine geleitet. Im Falle von Tissue-Papiermaschinen wird die Papierbahn bspw. von dem Pressfilz auf einen Yankee-Trockenzylinder übertragen und dann gekreppt.
Zur Erhöhung der Lebensdauer und der Ebenheit (smoothmess) der Seite der Bespannung, die mit der herzustellenden Faserstoffbahn in Kontakt kommt wurde vorgeschlagen, diese Seite zu beschichten.

So beschreibt die EP 0 367 739 auf die Oberfläche eines Pressfilzes eine dünne Lage aus Polymer-Schaum aufzubringen.

Aus eigener interner durch Versuche erhaltener Erkenntnis ist bekannt, Polymer Partikel auf der Vliesschicht eines Pressfilzes abzuscheiden. Die Versuche zeigten jedoch ein nur unbefriedigendes Eindringen der Polymer-Partikel in die Vliesschicht und damit eine nur unzureichende Verbindung zwischen den beiden Lagen.

In der Anmeldung mit der Anmeldenummer PCT/EP2004/050359 wird beschrieben in und auf die Vliesschicht eines Pressfilzes Polymer-Partikel mittels einer Suspension ein- und aufzubringen. Der Nachteil besteht hier in einer nur unbefriedigenden Kontrollierbarkeit des Eindringens der Suspension in die Vliesschicht, bspw. bedingt durch Viskositätsänderungen der Suspension oder dgl.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein alternatives Verfahren zur Herstellung von Bespannungen für den Einsatz in Maschinen zur Herstellung und/oder Weiterverarbeitung vorzuschlagen, mit dem Polymer-Partikel besonders gleichmäßig und kontrolliert abgeschieden werden können.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer Papiermaschinenbespannung mit einer Grundstruktur, bei dem auf die Grundstruktur Polymer-Material abgeschieden wird vorgeschlagen , welches dadurch gekennzeichnet ist, dass auf eine freie Oberfläche der Grundstruktur pulver- förmiges und elektrisch geladenes Polymer-Material gleichmäßig mittels elektrischer Anziehung abgeschieden wird und das Polymer-Material anschließend thermisch und/oder chemisch aktiviert wird, so dass sich das Polymer-Material fest mit der Grundstruktur verbindet.

Das geladene pulverförmige Polymer-Material wird von der freien Oberfläche der Grundstruktur angezogen, wobei die Anziehung bei solchen Bereichen der Oberfläche auf welchen noch kein Polymer-Material abgeschieden ist größer ist, als bei solchen Bereichen auf denen bereits Polymer-Material abgeschieden ist. Dies führt zur gleichmäßigen Abscheidung des Polymer-Materials auf gesamten Oberfläche.

Des weiteren ist es, abhängig von der Anziehung zwischen dem elektrisch geladenen und pulverförmigen Polymer-Material und der freien Oberfläche der Grundstruktur möglich, das pulverförmige Polymer-Material gesteuert und kontrolliert auf der Oberfläche der Grundstruktur aufzubringen, da die Abscheidemenge im wesentlichen durch die Stärke der Anziehungskräfte beeinflusst wird.

Des weiteren erübrigt sich durch die Abscheidung mittels elektrischer Anziehung die Notwendigkeit die Polymer-Partikel mittels eines Trägermediums wie beispielsweise in einer Suspension abzuscheiden. Hierdurch werden auch die Kosten für die Herstellung erheblich reduziert.

Die Abscheidung des pulverförmigen Polymer-Materials kann bspw. durch die Größe der elektrische Ladung beeinflusst werden, d.h. dass das Polymer-Material abhängig von dessen Ladung unterschiedlich stark von der Grundstruktur angezogen und damit auch abgeschieden wird. Um eine möglichst kontrollierte Abscheidung des pulverförmigen Polymer-Materials zu erzielen ist es sinnvoll, wenn das Polymer-Material nicht agglomeriert ist, so dass jeder Polymer Partikel im wesentlichen gleich groß ist und diesem die gleiche Ladung zugeordnet wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist demzufolge vorgesehen, dass das abzuscheidende Polymer-Material derart behandelt wird, dass dieses eine Wolke von nicht agglomeriertem polymerem Pulver bildet. Eine entsprechende Möglichkeit einer solchen Behandlung kann darin bestehen, das pulverförmige Polymer-Material mit Luft zu verwirbeln und gleichzeitig mit ionisierter Luft elektrisch zu laden. Hierbei tragen die geladenen Polymer-Partikel zum elektrischen Feld zwischen den Polymer-Partikeln und der Oberfläche der Grundstruktur bei. Das Verfahren wird in der US 5,094,883 beschrieben.

Um die geladenen Polymer Partikel auf einfache Art und Weise auf der Grundstruktur der Bespannung abscheiden zu können, ist es sinnvoll, wenn zum Abscheiden die Bespannung durch die Wolke aus geladenen Polymer Partikeln läuft.

Vorzugsweise wird das geladene und pulverförmige Polymer-Material abgeschieden, wenn die gesamte dem Polymer-Material ausgesetzte Oberfläche auf einem gleichen elektrischen Potential ist. Hierdurch wird eine Äquipotentialfläche geschaffen auf der es besonders einfach ist das Polymer-Material kontrolliert und gleichmäßig abzuscheiden.

Durch die Art der Abscheidung und l oder der Art der thermischen und/oder chemischen Aktivierung kann beeinflusst werden, ob das Polymer-Material die Oberfläche der Grundstruktur vollständig oder teilweise bedeckt, ob das Polymer-Material in die Grundstruktur eindringt oder nicht. Demzufolge sehen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung vor, das Polymer-Material derart abgeschieden und/oder aktiviert wird, dass dieses die Grundstruktur geschlossen bedeckt. Des weiteren, dass das Polymer-Material derart abgeschieden und/oder aktiviert wird, dass dieses die Grundstruktur nicht geschlossen bedeckt.

Darüber hinaus ist es möglich das Polymer-Material derart abzuscheiden und/oder zu aktivieren, dass dieses zumindest teilweise in die Grundstruktur eindringt. Dies ist bspw. dann möglich, wenn die elektrische Anziehungskraft so eingestellt wird, dass diese in die Grundstruktur hineinreicht.

Darüber hinaus sieht die Erfindung vor, dass durch Wahl der Abscheide- und/oder Aktivierungsparameter die Partikelgrößenverteilung des pulverförmigen Polymer-Materials beeinfusst werden kann.

Vorzugsweise findet das erfindungsgemäße Verfahren Verwendung zum Abscheiden von pulverförmigem Polymer-Material auf einer Grundstruktur die eine Vlieslage mit Fasern ist.

Hierbei wird das Polymer-Material vorzugsweise derart abgeschieden und/oder aktiviert, dass eine Lage geschaffen wird, welche Fasern und eine Polymer-Faser Matrix enthält. Eine solche Lage ist besonders als Papierseite eines Pressfilzes geeignet, welche eine glatte Oberfläche mit hohem Wasseraufnahmevermögen mit hoher Verschleißbeständigkeit hat.

Vorzugsweise wird das Polymer-Material derart abgeschieden und/oder aktiviert, dass durch die Polymer-Faser Matrix die Permeabilität nahezu nicht herabgesetzt wird. Dies wird hauptsächlich dadurch erreicht, indem das pulverförmige und elektrisch geladene Polymer-Material derart abgeschieden wird, dass sich dieses im wesentlichen nur entlang den Fasern anlagert.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung findet beim erfindungsgemäßen Verfahren Polymer-Material Verwendung, welches thermoplastisch und/oder duroplastisch ist.

Bei dem thermoplastischen Polymer-Material kann es sich hierbei um ein solches enthalten, welches Polyester und/oder Polyester Urethan und/oder Polyurethan enthält.

Selbstverständlich kann das Polymer-Material derart aufgebracht werde, dass nacheinander folgend mehrere Lagen von Polymer-Material aufgebracht werden.

Um die Eigenschaften der Papiermaschinenbespannung entsprechend den Anforderungen an die jeweilige Anwendung und Einsatz optimal einstellen zu können ist vorgesehen, dass nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das Polymer-Material derart abgeschieden und/oder aktiviert wird, dass das Polymer-Material jeder Lage und/oder unterschiedlicher Lagen unterschiedliche Partikel Größen und/oder unterschiedliche Schmelzpunkte und/oder unterschiedliche Härtegrade hat.

Vorzugsweise findet beim erfindungsgemäßen Verfahren Polymer-Material mit einer Partikelgröße zwischen 0,1 und 600 Mikrometer, bevorzugt mit einer Partikelgröße zwischen 1 und 300 Mikrometer, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 20 und 150 Mikrometer Verwendung.

Die thermische Aktivierung wird vorzugsweise durch Strahlung bewirkt.

Die chemische Aktivierung wird vorzugsweise durch Reaktionsmittel bewirkt.

Hierbei kann vorgesehen sein, dass das Polymer-Material durch die thermische und/oder chemische Aktivierung schmilzt und/oder chemisch reagiert und/oder eine Phasenumwandlung durchläuft.

Des weiteren soll eine Bespannung geschützt werden, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von schematischen, nicht maßstäblichen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 eine Vorrichtung in Seitenansicht zur Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Papiermaschinenbespannung 2.
Die Papiermaschinenbespannung 2 weist eine Grundstruktur 3 mit freier Oberfläche 4 auf, auf welche pulverförmiges Polymer-Material 5 abgeschieden werden soll.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 1 einen Abscheideraum 6, einen Aktivierungsraum 9 und zwei Rollen 7 und 8 zum Transport der endlos ausgebildeten Papiermaschinenbespannung 2 auf (in 1 unterbrochen dargestellt).
Entsprechend der angedeuteten Drehrichtung 10 der Rollen 7 und 8 wird auf die Oberfläche 4 der Grundstruktur 3 der Papiermaschinenbespannung 2 zuerst das pulverförmige Polymer-Material 5 in dem Abscheideraum 6 abgeschieden, bevor es nachfolgend in dem als Heizraum ausgebildeten Aktivierungsraum 9 thermisch aktiviert wird und im vorliegenden Fall mit der Grundstruktur 2 verschmolzen wird.
Der Abscheideraum 6 weist eine Lufteinlassöffnung 11 auf, durch welche Luft 12 in den Abscheideraum 6 eingeleitet wird. Die eingeleitete Luft 12 wird durch eine luftdurchlässige Elektrode 13 geleitet, welche mittels einer Hochspannungseinrichtung 14 (bspw. 0-90kV) auf einem hohen elektrischen Potential gehalten wird. Die eingeleitete Luft 12 wird bei Durchleitung durch die Elektrode 13 ionisiert.
Anschließend wird die ionisierte Luft 16 durch eine luftdurchlässige Platte 15 mit hohem Strömungswiderstand in ein Behältnis geleitet, in dem sich das pulverförmige Polymer-Material 5 befindet. Die luftdurchlässige Platte 15 kann optional noch durch einen Mechanismus bewegt, bspw. gerüttelt werden.
Durch die ionisierte Luft 13 wird das pulverförmige Polymer-Material 5 elektrisch geladen. Durch die gegenseitige Abstoßung der elektrisch geladenen Polymer-Partikel und durch das Durchströmen wird das pulverförmige Polymer-Material 5 derart verwirbelt, dass sich eine Wolke 18 von nicht agglomeriertem und elektrisch geladenem pulverförmigen Polymer-Material bildet.
Zum Abscheiden des elektrisch geladenen und pulverförmigen Polymer-Materials 5 wird die Bespannung 2 durch die Wolke 18 transportiert, wodurch das Polymer-Material 5 gleichmäßig mittels elektrischer Anziehung auf der freien Oberfläche 4 der Grundstruktur 3 abgeschieden wird.
Hierbei ist die gesamte dem Polymer-Material 5 ausgesetzte Oberfläche 4 in der Abscheidekammer 6 auf einem gleichen elektrischen Potential. Ein Teil der Wolke 18 wird über eine Absaugleitung 19 aus der Abscheidekammer 6 befördert.
Nachdem das Polymer-Material 5 auf der freien Oberfläche 4 abgeschieden ist, wird die Bespannung 2 anschließend in den Aktivierungsraum 9 transportiert, wo das Polymer-Material 5 thermisch mit Hilfe von Strahlungswärme aktiviert wird, so dass sich das Polymer-Material 5 fest mit der Grundstruktur 3 verbindet.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Papiermaschinenbespannung mit einer Grundstruktur, bei dem auf eine freie Oberfläche der Grundstruktur pulverförminges und elektrisch geladenes Polymer-Material gleichmäßig mittels elektrischer Anziehung abgeschieden wird und das Polymer-Material anschließend thermisch und/oder chemisch aktiviert wird, so dass sich das Polymer-Material fest mit der Grundstruktur verbindet.
Verfahren nach, dadurch gekennzeichnet, dass das abzuscheidende Polymer-Material derart behandelt wird, dass dieses eine Wolke von nicht agglomeriertem polymerem Pulver bilden.
Verfahren nach, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abscheiden die Bespannung durch die Wolke aus geladenem polymerem Pulver läuft.
Verfahren nach, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte dem Polymer-Material ausgesetzte Oberfläche auf einem gleichen elektrischen Potential ist.
Verfahren nach, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer-Material derart abgeschieden und/oder geschmolzen wird, dass dieses die Grundstruktur geschlossen bedeckt.
Verfahren nach, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer-Material derart abgeschieden und/oder geschmolzen wird, dass dieses die Grundstruktur nicht geschlossen bedeckt.
Verfahren nach, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer-Material derart abgeschieden und/oder geschmolzen wird, dass dieses zumindest teilweise in die Grundstruktur eindringt.
Verfahren nach, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundstruktur eine Vlieslage mit Fasern ist.
Verfahren nach, dadurch gekennzeichnet, dass Polymer-Material derart abgeschieden und/oder geschmolzen wird, dass eine Lage geschaffen wird, welche Fasern und eine Polymer-Faser Matrix enthält.
Verfahren nach, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer-Material thermoplastisch und/oder duroplastisch ist.
Verfahren nach, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polymer-Material Polyester und/oder Polyester Urethan und/oder Polyurethan enthält.
Verfahren nach, dadurch gekennzeichnet, dass nacheinander folgend mehrere Lagen von Polymer-Material aufgebracht wird.
Verfahren nach, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer-Material jeder Lage und/oder unterschiedlicher Lagen unterschiedliche Partikel Größen und/oder unterschiedliche Schmelzpunkte und/oder unterschiedliche Härtegrade hat.
Verfahren nach, dadurch gekennzeichnet, dass Polymer-Material mit einer Partikelgröße zwischen 0,1 und 600 Mikrometer, bevorzugt mit einer Partikelgröße zwischen 1 und 300 Mikrometer, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 20 und 150 Mikrometer Verwendung findet.
Verfahren nach, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer-Material aktiviert wird.
Verfahren nach, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Aktivierung durch Strahlung bewirkt wird.
Verfahren nach, dadurch gekennzeichnet, dass die chemische Aktivierung durch Reaktionsmittel bewirkt wird.
Verfahren nach, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer-Material durch die thermische und/oder chemische Aktivierung schmilzt und/oder chemisch reagiert und/oder eine Phasenumwandlung durchläuft.
Bespannung hergestellt mit einem Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 18.