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Die
Erfindung betrifft einen Industriestoff zur Verwendung in einer
Papiermaschinenbespannung, insbesondere als Pressfilz.
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Industriestoffe
sind in den verschiedensten Ausführungen und Anwendungen
aus dem Stand der Technik bekannt. Für den Einsatz in Bespannungen in
Papiermaschinen können diese in Form von endlosen Bändern
als Siebbänder, Pressfilzbänder oder Transportbänder
vorliegen. Eine grundsätzliche Anforderung an derartige
Pressfilze besteht darin, die Faserbahn möglichst optimal
zu entwässern und eine Rückbefeuchtung zu vermeiden,
um den Energieaufwand für die sich an den Nassteil anschließende Trocknung
möglichst gering zu halten. Dabei erfolgt die Entwässerung
in Pressenpartien durch Aufbringen von Druck durch das entsprechende
Band hindurch, das heißt von der die Faserstoffbahn stützenden
Seite, welche hinsichtlich ihrer Anordnung als Ober- bzw. Außenseite
bezeichnet wird, zur gegenüberliegenden Unter- bzw. Innenseite
des Pressfilzes. Die Oberseite bildet die faserstoffbahnseitige
Seite und die Unterseite die Entwässerungsseite.
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Eine
mittlerweile im Stand der Technik bekannte Technologie beruht auf
der SpectraTM-Membran, die im Wesentlichen
aus Polyurethan oder auch anderen Polymeren aufgebaut ist und in
einem Filz in Form einer porösen Membran zum Einsatz kommt. Diese
auf der SpectraTM-Membran beruhende Technologie
zeigt in vielen Anwendungen gute Erfolge. Die Vorteile zeigen sich
insbesondere in Bezug auf die guten Entwässerungsergebnisse,
wobei bei den Pressen im vorderen Bereich einer Papiermaschine die
Bereitstellung von großen freien Volumina („void volume")
eine Rolle spielt. Weiterhin können Markierungen der Papierbahn
vermieden werden. Ferner können bei Pressen im hinteren
Bereich einer Papiermaschine auftretende Vibrationen gedämpft
werden, d. h. die SpectraTM-Membran dient
auch als Dämpfungslage.
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Ein
wesentlicher Nachteil dieser Technologie stellt jedoch das hohe
Gewicht der SpectraTM-Membran dar. Dies
stellt einen großen Nachteil beispielsweise für
Pressfilze dar, die nach Gewicht verkauft werden, da die Filze im
Vergleich zu anderen Produkten deutlich schwerer und damit teurer
sind. Es besteht daher stets ein Bedarf danach, Produkte in ihren
Eigenschaften an die Anforderungen des Marktes anzupassen.
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Aus
dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Vorschlägen
zur Modifizierung von Pressfilzen bekannt geworden. Nachfolgend
sollen einige Vorschläge erläutert werden:
Aus
dem
US-Patent Nr. 4 740 409 (
EP 0 285 376 B1 ) ist
ein Textilverbundstoff, insbesondere ein Pressfilz, vorbekannt,
der auf Abstand liegende lineare Fäden, die sich im Wesentlichen
in gleicher Richtung erstrecken, und einen polymeren Verbundfüllstoff
umfasst, der die Fäden verbindet und jeden Faden über
seine gesamte Längserstreckung zumindest teilweise umhüllt.
Der polymere Verbundfüllstoff umfasst Ausnehmungen, die
seitlich versetzt zu den Fäden angeordnet sind und sich
durch den gesamten Verbundfüllstoff hindurch erstrecken.
Die so gebildete gitterförmige Struktur, welche besonders
bevorzugt Polyurethan oder andere Elastomere (auch TPEs) enthält, und
in Form einer porösen Membran (Spectra
TM-Membran)
vorliegt, kann als Mittellage in ein Filzband eingearbeitet werden
und dient der Verbesserung des Rückstellvermögens,
wenn das Filzband den Pressspalt einer Pressenpartie verlässt.
Die Herstellung derartiger Membranen erfolgt zum Beispiel, indem
eine Anordnung von parallel zueinander auf Abstand liegende Fäden,
von denen jeder eine polymere Ummantelung aufweist, erhitzt werden,
um das Polymer zum Schmelzen zu bringen und man anschließend
das Polymer unter Herstellung einer Verbindung zwischen benachbarten
Fäden in festgelegte Bahnen zwischen den Fäden
fließen läßt, wonach abgekühlt
wird. Bedingt durch den Aufbau der Membran weist diese für
eine Mittellage eine relativ große Dicke auf, führt
aufgrund ihrer massiven Struktur mit Ausnehmungen zu hohen Filzgewichten,
ist damit deutlich weniger flexibel und überdies kostspieliger.
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Eine
andere Ausführung einer Papiermaschinenbespannung, insbesondere
eines Pressfilzes, geht aus der
EP
1 127 976 hervor. In dieser Druckschrift wird ein Verfahren
zur Herstellung eines Papiermaschinenbandes beschrieben, das eine
Trägerstruktur, eine Schicht aus Fasermaterial an wenigstens
einer Papier berührenden Oberfläche des Bandes
und eine Schicht aus thermoplastischem Material zwischen der Trägerstruktur
und der Schicht aus Fasermaterial umfasst. Durch Zufuhr von Wärme und
Druck wird das thermoplastische Material geschmolzen, so dass die
Schicht aus Fasermaterial in das thermoplastische Material eingebettet
wird, so dass das thermoplastische Material vom Inneren des Bandes
nach außen an eine Außenfläche des Bandes
durch die Faserschicht hindurch gelangt, wobei das Band im Wesentlichen
undurchlässig wird und durch Wärme, Druck und
Dauer der Erwärmung die Faserverteilung in der imprägnierten
Schicht aus Fasermaterial gesteuert wird, um die Faserdichte an
der Oberfläche der Schicht auszuwählen. Das thermoplastische
Material kann in Form einer porösen Membran vorgesehen
sein, die auf die Oberfläche eines Pressfilz-Grundgewebes
gelegt wird. Das Fasermaterial kann in Form einer Vlieswattierung
oben auf der Membran angeordnet werden. Die gesamte Struktur wird
dann vorzugsweise vernadelt. Das thermoplastische Material ist besonders
bevorzugt ein thermoplastisches Polyurethan-Elastomer.
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Weiterhin
ist aus der
WO 03/076046
A2 (
EP 1 485
183 A2 ) ein Industriestoff bekannt, der eine Basisschicht,
eine Fasermatten-Schicht und mindestens eine niedrigschmelzende
polymere Filmschicht, insbesondere aus elastomerem thermoplastischen Polyurethan,
aufweist, wobei die polymere Schicht zusammen mit der Fasermatten-Schicht
vernadelt und daraufhin einer thermischen Behandlung unterzogen
wird, um die Fasern der Fasermatten-Schicht zumindest teilweise
einzukapseln. Die Dicke der erhaltenen Schicht ist relativ groß,
so dass ebenfalls ein hohes Gewicht resultiert.
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Des
Weiteren beschreibt die
US 5
508 094 (
DE
692 17 467 T2 ) ein Pressentuch für die Pressenpartie
einer Papiermaschine, wobei das Pressentuch eine mehrlagige, kompressible,
federnde Struktur umfasst, und drei Lagen von Schußgarnen
aufweist, von denen eine der drei Lagen Multikomponentengarne umfaßt,
wobei die Multikomponentengarne jeweils eine Mehrzahl von lasttragenden
Teilen aufweisen, während das verbleibende Schußgarn
in allen drei Lagen Monofilamentgarne sind, wobei die drei Lagen
von Schußgarnen eine obere Lage, eine mittlere Lage und
eine untere Lage bilden, die Schußgarne in der unteren
Lage Monofilamentgarne größeren Durchmessers umfassen
als die Monofilamentgarne in jeder der drei anderen Lagen; und ein
erstes System von Kettgarnen, wobei diese Monofilamentgarne sind,
die Kettgarne des ersten Systems verwebt sind mit den Schußgarnen
der drei Lagen von Schußgarnen in einem sich wiederholenden
Muster, so dass das Pressentuch mit einer extrem feinen papierkontaktierenden
Oberfläche versehen werden kann, mit einer offenen nichtpapierkontaktierenden
Oberfläche und einer Struktur mit adäquatem Leervolumen
zur Speicherung von aus einer Papierbahn ausgepreßtem Wasser.
Im Prinzip werden somit Polyurethan beschichtete Multi- und/oder
Monofilamentgarne beschrieben, die in die Grundstruktur gewoben
werden, welche das Entwässern unterstützen und
dem Tuch Flexibilität verleihen.
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Aus
dem Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, Elastomere bzw.
elastische Bestandteile in einen Pressfilz einzubeziehen:
So
beschreibt beispielsweise die
GB 2 332 916 A einen Pressfilz für
eine Papiermaschine, der mindestens eine Lage nichtgewebter Elastomerfasern
aufweist, wobei die Elastomerfasern ein Polyetheramidblockcopolymer
oder ein thermoplastisches Polyurethan umfassen. Die Lage wird als
Mittellage in einen Pressfilz einbezogen und zeigt kapillare Entwässerungswirkung.
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Weiterhin
bezieht sich die
WO 79/00312 (
DE 28 57 206 A1 )
auf einen hochelastischen Pressfilz, wobei dieser hochmolekulare
thermoplastische elastomere Materialien umfasst, wie beispielsweise hochmolekulare
kreuzvernetzte Elastomere auf Urethanbasis, die mindestens auf das
Doppelte ihrer ursprünglichen Länge dehnbar sind,
und nach Wegnahme der Last schnell ihre ursprüngliche Länge
einnehmen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Papiermaschinenbespannung,
insbesondere einen Pressfilz der eingangs genannten Art, derart
weiterzuentwickeln, dass dieser neben einer hohen Wasseraufnahmekapazität
und einem guten Wasserweiterleitungsvermögen durch eine
hohe Rückstellbarkeit, das heißt Wiederaufstellungsvermögen
beziehungsweise Erholung der einzelnen Fasern nach Durchlaufen eines
Pressspaltes, charakterisiert ist und ferner das Gesamtgewicht der
Filzbänder insgesamt möglichst gering gehalten
werden kann. Die Papiermaschinenbespannung, insbesondere der Pressfilz,
soll ferner derart ausgebildet sein, dass das freie Volumen auch
unter Pressenlast konstant hoch gehalten werden kann.
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Die
erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale
der Ansprüche 1, 26, 41 und 42 charakterisiert. Vorteilhafte
Ausführungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Gegenstand
der Erfindung ist somit ein Industriestoff zur Verwendung in einer
Papiermaschinenbespannung, insbesondere ein Pressfilz, umfassend
mindestens eine Lage in Form einer Gitterstruktur, die ein oder
mehrere vulkanisierte thermoplastische Elastomere enthält
oder hieraus besteht.
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Die
Gitterstruktur ist im Rahmen der Erfindung nicht besonders beschränkt,
und umfasst jede dem Fachmann bekannte Struktur in Form eines Gitters,
welche in einer Bespannung für eine Papiermaschine zum
Einsatz kommen kann. Unter „Gitterstruktur" wird erfindungsgemäß verstanden,
dass es sich um eine Lage handelt, die im Wesentlichen über ihre
gesamte Fläche über Ausnehmungen, Poren oder Öffnungen
verfügt, die sich vorzugsweise über die gesamte
Lage und durch die gesamte Lage hindurch erstrecken. Erfindungsgemäß soll
unter einer „Lage" eine flächige Ausbildung von
nahezu beliebiger Form verstanden werden, deren Ausdehnung in Länge
und Breite größer ist als in deren Dicke. Nachfolgend
werden die durch die Lage hindurchgehenden Ausnehmungen oder Öffnungen
als Poren bezeichnet.
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Die
Anzahl, Größe und Form der Poren in der Gitterstruktur
ist erfindungsgemäß nicht besonders beschränkt.
Die Gitterstruktur kann Poren gleicher oder verschiedener Form aufweisen.
Die Form der Poren ist erfindungsgemäß nicht besonders
beschränkt, es kann jede Porenform verwendet werden. Beispielsweise
können die Poren aus runden, trapezförmigen, rhomboiden,
rautenförmigen, dreieckigen, viereckigen, fünfeckigen,
sechseckigen, vieleckigen, ovalen oder anderen geeigneten Porenformen
ausgewählt werden.
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Die
Wahl der Anzahl, der Verteilung und der Geometrie der Poren hängt
von den gewünschten zu erzielenden Eigenschaften ab.
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Der
Abstand zwischen den einzelnen Poren kann gleich oder verschieden
eingestellt werden, um durch Variation der Anzahl der Poren Einfluss
auf die gewünschten Eigenschaften der Bespannung zu nehmen.
Besonders bevorzugt weist die Gitterstruktur eine symmetrische Verteilung
der Poren vorzugsweise über die gesamte Lage auf; es sind
aber auch unsymmetrische Anordnungen oder lokal begrenzte Anordnungen
auf der Gitterstrukturlage möglich.
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Die
Gitterstruktur kann auch Poren verschiedener Größe
aufweisen. Vorzugsweise liegen die Porengrößen
in einem Bereich von etwa 0,2 bis etwa 2 mm2,
bevorzugt im Bereich von 0,7 bis 1,3 mm2.
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Erfindungsgemäß können
auch mehrere Gitterstrukturen in einem Lagengebilde, das Bestandteil eines
Pressfilzes ist oder den Pressfilz selbst bildet, kombiniert werden,
wobei oberhalb, unterhalb und/oder zwischen den vorliegenden Gitterstrukturen auch
ein oder mehrere weitere Lagen vorgesehen sein können.
Die Gitterstrukturlagen können jeweils gleiche oder verschiedene
Porenverteilung, -größe und/oder -form aufweisen.
Dies hängt von den jeweils gewünschten Eigenschaften
des Industriestoffs ab, die eingestellt werden sollen.
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Die
Gitterstruktur weist bevorzugt ein Flächengewicht im Bereich
von etwa 20 g/m2 bis etwa 250 g/m2, bevorzugt etwa 40 g/m2 bis
etwa 200 g/m2, ganz besonders bevorzugt
etwa 100 g/m2 bis etwa 200 g/m2 auf.
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Erfindungsgemäß enthält
die Gitterstruktur ein vulkanisiertes thermoplastisches Elastomer („TPE-V")
oder besteht aus diesem. Bei diesen sog. TPE-Vs handelt es sich
um Zwei-Phasen-Systeme, bei denen in einer Thermoplastphase in möglichst
feiner Verteilung eine teilweise oder vollständig vernetzte
Elastomerphase vorliegt. Der Thermoplast ist beispielsweise ausgewählt
aus einem Polyolefin, wie Polyethylen oder Polypropylen, die als
kontinuierliche Phase vorliegen. Das darin vorliegende Elastomer
ist beispielsweise ausgewählt aus EPDM (Ethylen-Propylen-Dien- Monomer-Kautschuk),
Polychloropren-Latex (CR), hydriertem Nitrilbutadienkautschuk (HNBR),
Acrylatkautschuk (ACM) oder einem Styrol-Blockcopolymer, wie beispielsweise
HSBC (hydriertes Styrol-Block-Copolymer) oder SEPS (Styrol-Ethylen/Propylen-Styrol-Triblockcopolymer). SEPS
steht für ein Styrol-Ethylen-Propylen-Styrol, bestehend
aus einem Dreiblockcopolymeren auf der Basis von Polystyrolendblöcken,
wobei der Mittelblock aus hydriertem Polyisopren oder hydriertem Poly(butadien-co-isopren)
besteht.
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Es
hat sich gezeigt, dass die mechanischen Eigenschaften der PTE-V
direkt von der Größe der in der thermoplastischen
Phase verteilten Elastomerphase abhängen (siehe Coran,
A. Y.; Patel, R. P. in Holden, G., Legge H. R.; Quirk, R. und Schroeder,
H. E. (Hrsg), Thermoplastic Elastomers, 2. Aufl., Carl Hanser Verlag,
1996, S. 160). Somit kann durch Kontrolle der Morphologie
direkt Einfluss auf die Eigenschaften der Polymere genommen werden.
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Die
Elastomerphase ist chemisch zumindest teilweise vernetzt. Dies kann
beispielsweise durch dynamische Vulkanisation im Doppelschneckenextruder
erfolgen.
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Besonders
bevorzugt sind als Elastomere EPDM und Styrol-Blockcopolymere, ganz
besonders bevorzugt HSBC, insbesondere SEPS. Ganz besonders vorteilhaft
sind HSBC (hydriertes Styrol-Block-Copolymer), bei dem während
der Herstellung durch anionische Polymerisation ein Comonomer in
die Styrolendblöcke einpolymerisiert werden kann, welches
die selektive chemische Vernetzung der Endblöcke ermöglicht.
Es bilden sich zusätzlich zur thermoplastischen und elastomeren
Phase als Substruktur der elastischen Phase eine Phasenseparation
zwischen den harten vernetzten Styrolendblöcken und den
weichen elastischen Mittelblöcken des HSBC im Nanometerbereich
aus. Die vernetzten HSBC-Domänen mit ihrer Substruktur
liegen in gleichmäßiger Verteilung in der kontinuierlichen
Polypropylen-Phase vor. Die Größe der vernetzten
HSBC-Partikel liegt typischerweise um 1 μm oder weniger
(siehe Kunststoffe 1, 2007, Carl Hanser Verlag München, S.
79–81). Durch diese Vernetzung von HSBC gelingt eine
wesentliche Erhöhung der Festigkeit der Endblöcke.
Dies erzeugt eine deutlich verbesserte Rückstellkraft der
elastischen Phase und eine Erhöhung des Gebrauchstemperaturbereichs
zu deutlich höheren Temperaturen, welche nur durch die
Schmelztemperatur des Polyolefins begrenzt wird.
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Insbesondere
als Elastomere bevorzugt sind daher teilweise oder vollständig
vernetzte SEPS in einer Polyolefinmatrix, insbesondere Polypropylenmatrix,
die auch als TPES-V-Compounds bekannt sind und von der Fa. Kraiburg
TPE GmbH & Co.
KG (84478 Waldkraiburg, Deutschland) unter der eingetragenen Marke
Thermoplast® V vertrieben werden. Hierbei
gelingt es durch chemische Vernetzung der modifizierten Polystyrol(PS)-Endblöcke,
die Festigkeit der Polystyroldomänen erheblich zu verbessern.
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Thermoplastische
Elastomere (TPEs) weisen die bekannten Nachteile auf, dass diese
einen hohen Druckverformungsrest, relativ geringe Zugfestigkeiten,
hohe Härten, eine zumeist geringe Beständigkeit
gegen Öl und Kohlenwasserstoffe sowie eine geringe Temperaturfestigkeit
zeigen. Diese Nachteile werden durch die TPE-Vs überwunden.
Diese Compounds verfügen neben den guten mechanischen Eigenschaften über
eine besonders gute Temperaturstabilität mit hoher Flexibilität über
einen weiten Temperaturbereich, sehr guter Beständigkeit
gegen Kohlenwasserstoffe, Hitze, Witterung und Alterung und zeigen
sehr gutes Hystereseverhalten, kombiniert mit einem geringen Verlust
an Dichtkraft bei Prüfung der Druckspannungsrelaxation
und einem niedrigen Langzeit-Druckverformungsrest.
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Bekannte
Handelsprodukte, die der Klasse der TPE-Vs angehören, sind
beispielsweise OnFlexTM-V von der Fa. PolyOne
Th. Bergmann GmbH, 76571 Gaggenau, Deutschland, SantopreneTM von Exxon Mobile Chemicals, SarlinkTM von DSM, NexpreneTM und
RespondTM von Solvay, ForpreneTM von SoFteR
SpA und Thermolast®-V-Compounds
der Fa. Kraiburg TPE GmbH & Co.
KG (84478 Waldkraiburg, Deutschland).
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Ganz
besonders bevorzugt sind die Thermolast®-V-Compounds
der Fa. Kraiburg TPE GmbH & Co.
KG) und die OnFlexTM-V-Produkte der Fa.
PolyOne Th. Bergmann GmbH.
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Die
Gitterstruktur ist erfindungsgemäß nicht beschränkt;
es kann auch ein textiler Verbundstoff zum Einsatz kommen. Hierbei
handelt es sich beispielsweise um einen textilen Verbundstoff mit
auf Abstand liegenden linearen Fäden, die sich im Wesentlichen
in gleicher Richtung erstrecken, wobei ein polymerer Verbundfüllstoff
vorhanden ist, der die Fäden verbindet und jeden Faden über
seine gesamte Längserstreckung zumindest teilweise umhüllt
und im polymeren Verbundfüllstoff Poren vorgesehen sind,
die seitlich versetzt zu den Fäden angeordnet sind und
sich durch den ganzen Verbundstoff hindurch erstrecken. Der polymere
Verbundfüllstoff enthält ein oder mehrere der
oben geschilderten vulkanisierten thermoplastischen Elastomere oder
besteht hieraus. Ganz besonders bevorzugt wird das oder die vulkanisierten
thermoplastischen Elastomere ausgewählt aus einer der Produktreihen
der Thermolast®-V-Compounds der
Fa. Kraiburg TPE GmbH & Co.
KG oder der OnFlexTM-V Produkte der Fa.
PolyOne Th. Bergmann GmbH.
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Das
Fadenmaterial ist nicht besonders beschränkt und kann beispielsweise
ein Polymer, ausgewählt aus Polyestern, Polyamiden, Polyphenylensulfiden,
Polyaramiden, Polyolefinen, wie zum Beispiel Polypropylen oder Polyethylen,
oder anderen semikristallinen Thermoplasten oder dergleichen sein.
Besonders bevorzugt ist Polyester. Beispielsweise können
die Fäden in Maschinenrichtung verlaufende Garne sein.
Bei den Fäden kann es sich um Monofilamente bzw. Einzelfäden,
Multifilamente bzw. Mehrfachfäden oder gesponnene Fäden
handeln.
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Es
liegen im Wesentlichen parallel verlaufende Fäden innerhalb
des sie umgebenden und im Wesentlichen umhüllenden polymeren
Verbundfüllstoffs vor, wobei der die Fäden umhüllende
Verbundfüllstoff in derselben Ebene wie die Fäden
liegt. Ein derartiger Aufbau geht beispielsweise aus dem
US-Patent Nr. 4 740 409 hervor,
dessen Offenbarung hier durch Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung
mit aufgenommen wird. Die Herstellung dieser Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Gitterstruktur kann wie in
dem
US-Patent Nr. 4 740 409 beschrieben
durchgeführt werden, wobei in einer Art doppeltem Umformungsprozeß zuerst
ein Fadenmaterial mit Kern-Mantel-Struktur hergestellt und in einem
weitergehenden Verfahrensschritt dieses Material in ein Flächengebilde
umgeschmolzen wird.
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In
den meisten Fällen ist es erwünscht, dass die
Fäden vollständig umhüllt werden, dies
ist aber nicht in jedem Fall erforderlich, da dies von der späteren
Verwendung des Industriestoffs abhängig ist.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Fäden
eine Kern-Mantel-Struktur auf, insbesondere stellen die Fäden
kernummantelte Monofilamente dar. Besonders bevorzugt enthält
die Ummantelung ein oder mehrere vulkanisierte thermoplastische
Elastomere oder besteht hieraus.
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Besonders
bevorzugt befinden sich die Fäden in Parallellage und sich
der die Fäden verbindende Verbundfüllstoff senkrecht
zu den Fäden und auch senkrecht zu demjenigen Füllstoff,
welcher zumindest teilweise die Fäden umhüllt.
Der umhüllende Verbundfüllstoff kann vorzugsweise
zumindest an einer Seite des Verbundstoffs eine ebene Oberfläche ausbilden.
Besonders bevorzugt bildet der polymere Verbundstoff auf einer Seite
des Verbundstoffs eine Oberfläche außerhalb jeder
Ebene der umhüllten Fäden aus.
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Die
im Verbundstoff gebildeten Poren können Strömungswege
ausbilden, die senkrecht zur Hauptebene des Verbundstoffs verlaufen.
Besonders bevorzugt sind die Poren in gleichen Abständen
voneinander angeordnet.
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Bei
Verwendung von vulkanisierten thermoplastischen Elastomeren können
Shore-A-Härten der Gitterstruktur im Bereich von 20 bis
100, bevorzugt 40 bis 85 erreicht werden. Eine Dehnung im Bereich von
100 bis 800%, bevorzugt 200 bis 600% kann erhalten werden.
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Durch
Verwendung von vulkanisierten thermoplastischen Elastomeren (TPE-Vs)
kommen Polymer-Compounds zum Einsatz, die außerordentlich geringe
Dichten im Bereich kleiner 1 g/cm3 aufweisen,
gegenüber einer Dichte von üblicherweise verwendeten
thermoplastischen Elastomeren (TPEs) von etwa 1,3 g/cm3.
Die TPE-Vs, insbesondere in Form der beschriebenen elastomeren Compounds der
Thermolast®-V- oder der OnFlexTM-V-Produkte vereinen eine hohe Temperaturbeständigkeit
mit einer niedrigen Dichte. Dies bedeutet eine Gewichtsreduktion
der Gitterstruktur und damit des Industriestoffs. Mit der beschriebenen
Materialauswahl können dabei Gewichtsreduktionen von mindestens
20% im Vergleich zu einer herkömmlichen Gitterstruktur, beispielsweise
bestehend aus thermoplastischem Polyurethan, erzielt werden. Dies
bedeutet eine Kostenreduktion in der Fertigung unter Beibehaltung
der bestehenden Fertigungsverfahren um mindestens 20%.
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Die
Verwendung derartiger Gitterstrukturen, enthaltend oder bestehend
aus vulkanisiertem thermoplastischem Elastomer in Industriestoffen,
insbesondere zur Verwendung in Papiermaschinenbespannungen, besonders
bevorzugt Pressfilzen, bietet den Vorteil, dass die resultierende
Vergrößerung des offenen Volumens („Void
Volume") eine hohe Wasseraufnahmekapazität bewirkt und
gegenüber anderen in Bespannungen eingesetzten Polymeren aufgrund
einer hohen Elastizität ein besonders gutes Rückstellvermögen
nach einer Deformation erhalten wird. Das elastische Verhalten kann
durch die Auswahl, Beschaffenheit und Anzahl der Gitterstrukturen noch
zusätzlich beeinflusst, insbesondere erhöht werden.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht im geringen Gewicht des
resultierenden Industriestoffs. Ferner ermöglicht die Verwendung
der Kombination aus geometrischer Gestalt und Material eine Beeinflussbarkeit
der Eigenschaften der Papiermaschinenbespannung, insbesondere eines
Pressfilzbandes, die durch die Anordnung und Ausbildung von Gitterstrukturen
steuerbar bzw. einstellbar sind.
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Durch
die erfindungsgemäße Struktur kann ferner die
Faserstoffbahn optimal entwässert und eine Rückbefeuchtung
vermieden werden, um den Energieaufwand für die sich anschließende
Trocknung möglichst gering zu halten. Der Stoff weist ein relativ
geringes Gewicht mit sehr hoher Rückstellkraft in z-Richtung
auf.
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Bei
Verwendung des erfindungsgemäßen Industriestoffs
als Pressfilz können somit deutliche Verbesserungen bei
der Entwässerung erzielt werden. Das verbesserte Rückstellvermögen
(Rückstellkraft) und die erzielten elastischen Eigenschaften
der Bespannung haben zur Folge, dass die Stärke gering gehalten
werden kann und der Entwässerungseffekt im Walzenspalt
auf der Papiermaschine verbessert werden.
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Der
Industriestoff kann sowohl mit Naht als auch als Endlosausführung
hergestellt werden. Es kann ein mehrlagiger Industriestoff erzeugt
werden. Je nach Ausführung des Pressfilzes können
durch Vorsehen unterschiedlicher Gitterstrukturen und/oder unterschiedlicher
Zwischenlagen verschiedene Eigenschaften an der Ober- und Unterseite
des Pressfilzes eingestellt werden.
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Der
erfindungsgemäß zur Verfügung gestellte
Industriestoff erfüllt in hohem Maße die Anforderungen
an eine Bespannung: es wird eine gute Flüssigkeitsaufnahmekapazität
mit geringem Durchflusswiderstand und einem möglichst großen
freien Volumen innerhalb der Papiermaschinenbespannung zur Flüssigkeitsaufnahme
bereitgestellt.
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Erfindungsgemäß wird
demnach ein kostengünstiger Filz zum Einsatz bei Papiermaschinen
unterschiedlicher Arbeitsgeschwindigkeiten zur Verfügung
gestellt.
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Gegenstand
der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Industriestoffs
zur Verwendung in einer Papiermaschinenbespannung, insbesondere
eines Pressfilzes, umfassend Vorsehen von mindestens einer Gitterstruktur,
die ein oder mehrere vulkanisierte thermoplastische Elastomere enthält
oder hieraus besteht.
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Von
besonderem Vorteil ist es, dass erfindungsgemäß ein
herkömmliches Verfahren zur Herstellung von Bespannungen,
insbesondere Pressfilzen, unter relativ geringfügiger Anpassung
eingesetzt werden kann. Nach Bereitstellen und Aufeinanderlegen
der jeweiligen Lagen kann die Struktur einem üblichen Verarbeitungsschritt
unterzogen werden, zum Beispiel indem die Struktur vernadelt wird.
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Beispiel:
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Beispielhaft
wird eine mögliche Variante der Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen
Gitterstruktur erklärt. Das Gitter enthält erfindungsgemäß ein oder
mehrere vulkanisierte thermoplastische Elastomere. Die Poren des
Gitters verteilen sich über die gesamte Gitterstruktur.
Die Poren sind im vorliegenden Fall symmetrisch verteilt und von
gleicher Größe. Die Geometrie der Öffnungsfläche
der Poren ist durch eine Kombination aus quadratischen Flächenbereichen
charakterisiert, deren Ausrichtung parallel zur x- und senkrecht
zur y-Achse verläuft. Dies sagt nichts über die
spätere Orientierung der Gitterstruktur in der Papiermaschinenbespannung
oder dem Pressfilz aus, die je nach Anwendungsfall erfolgt.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung anhand von Figuren erläutert,
welche die erfindungsgemäße Lehre veranschaulichen,
diese aber nicht beschränken sollen.
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2 verdeutlicht
in schematisiert vereinfachter Darstellung beispielhaft eine mögliche
Variante der Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen
Gitterstruktur in einer Draufsicht;
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3 zeigt
einen Schnitt der 2 entlang der Linie A-A'; und
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4 verdeutlicht
in schematisiert vereinfachter Darstellung eine mögliche
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Industriestoffs im Querschnitt.
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2 zeigt
in einer Draufsicht eine weitere beispielhafte Ausführungsform
der Erfindung. Es ist eine Gitterstruktur 20 gezeigt, die
beispielsweise in Maschinenrichtung verlaufende Fäden 25.1 und 25.2 aufweist,
die als Verstärkungselemente dienen. Die Fäden 25.1 und 25.2 sind
vom Verbundfüllstoff 30, enthaltend oder bestehend
aus vulkanisiertem thermoplastischem Elastomer, umgeben, wobei die
Fäden 25.1 und 25.2 vollständig
umhüllt sind und Faden 25.1 mit Faden 25.2 verbunden
ist. Weiterhin sind Poren 40.1, 40.2, 40.3, 40.4, 40.5, 40.6, 40.7 und 40.8 in
der Gitterstruktur 20 angeordnet, wobei im Beispielfall
gleiche Abstände zwischen den Poren 40.1, 40.2, 40.3 und 40.4 sowie
den Poren 40.5, 40.6, 40.7 und 40.8 vorliegen.
Dies muss aber nicht der Fall sein.
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3 zeigt
einen Schnitt der 2 entlang der Linie A-A'. Dargestellt
sind die im Beispielfall kegelförmigen Poren 40.4 und 40.8,
die Fäden 25.1 und 25.2 sowie der Verbundfüllstoff 30,
der die Fäden 25.1 und 25.2 in der dargestellten
Variante vollständig umhüllt.
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4 verdeutlicht
in schematisiert vereinfachter Darstellung eine weitere mögliche
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Industriestoffs 1 in Form eines Lagengebildes 70,
insbesondere eines Pressfilzes 2. Dargestellt ist eine
Gitterstruktur 75. Es können aber auch mehrere
Gitterstrukturen mit gleichem oder unterschiedlichem Flächengewichten
und gleichen oder unterschiedlichen Ausformungen bereitgestellt
werden.. Das Flächengewicht kann vorzugsweise im Bereich
von etwa 20 g/m2 bis etwa 250 g/m2, bevorzugt etwa 40 g/m2 bis
etwa 200 g/m2, ganz besonders bevorzugt
etwa 100 g/m2 bis etwa 200 g/m2 liegen.
Es können auch mehrere gleiche Gitterstrukturen mit unterschiedlichen
Gitterstrukturen kombiniert werden. Zum Beispiel können
2 identische Gitterstrukturen mit einer anderen Gitterstruktur kombiniert
werden. So kann die Gitterstruktur (75) hinsichtlich Porengröße
und -form so ausgewählt werden, dass der Industriestoff 1,
umfassend sämtliche Lagen, die gewünschten Eigenschaften
des Industriestoffs 1 bereitstellt. Die konkrete Auswahl hängt
von den erforderlichen Eigenschaften der jeweiligen Bespannung ab.
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Die
Gitterstruktur (75) im gezeigten Beispielfall ist aus einem
oder mehreren vulkanisierten thermoplastischen Elastomeren aufgebaut,
wodurch eine deutliche Gewichtsreduktion resultiert.
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Weiterhin
sind Vlieslagen 100.1 bis 100.5 dargestellt, welche
ebenfalls Teil des erfindungsgemäßen Industriestoffs 1 in
Form eines Lagengebildes 70 sein können. Besonders
bevorzugt sind Vliese mit Titern über 22 dtex. Die konkrete
Auswahl der weiteren Lagen hängt von den erforderlichen
Eigenschaften der jeweiligen Bespannung ab.
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Die 1 bis 4 verdeutlichen
beispielhafte mögliche Ausführungen, sind jedoch
nicht abschließend und damit auch nicht beschränkend
im Hinblick auf den Schutzbereich erfindungsgemäß ausgeführter
Industriestoffe, insbesondere Bespannungen. Andere Möglichkeiten
der Kombinationen hinsichtlich Struktur, Anordnung und Aufbau eines
Industriestoffs sind je nach gewünschtem Verhalten denkbar.
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- 1
- Industriestoff
- 2
- Pressfilz
- 10,
20
- Gitterstruktur
- 15.1,
15.2
- Poren
- 25.1,
25.2
- Fäden
- 30
- Verbundfüllstoff
- 40.1,
40.2, 40.3, 40.4, 40.5, 40.6, 40.7, 40.8
- Poren
- 75
- Gitterstruktur
- 70
- Lagengebilde
- 100.1,
100.2, 100.3, 100.4, 100.5
- Vlieslage
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 4740409 [0005, 0031, 0031]
- - EP 0285376 B1 [0005]
- - EP 1127976 [0006]
- - WO 03/076046 A2 [0007]
- - EP 1485183 A2 [0007]
- - US 5508094 [0008]
- - DE 69217467 T2 [0008]
- - GB 2332916 A [0009]
- - WO 79/00312 [0010]
- - DE 2857206 A1 [0010]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Coran, A.
Y.; Patel, R. P. in Holden, G., Legge H. R.; Quirk, R. und Schroeder,
H. E. (Hrsg), Thermoplastic Elastomers, 2. Aufl., Carl Hanser Verlag,
1996, S. 160 [0022]
- - Kunststoffe 1, 2007, Carl Hanser Verlag München,
S. 79–81 [0024]