DE102008042077A1

DE102008042077A1 - Bespannung für eine bahnherstellende und/oder bahnverarbeitende Maschine, insbesondere Papiermaschinenbespannung, und Verfahren zur Änderung von Eigenschaften einer derartigen Bespannung

Info

Publication number: DE102008042077A1
Application number: DE200810042077
Authority: DE
Inventors: Robert Eberhardt; Stefan Probst-Schendzielorz
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2008-09-15
Filing date: 2008-09-15
Publication date: 2010-03-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bespannung (1) und ein Verfahren zur Änderung der physikalischen Eigenschaften der Bespannung (1) für eine bahnbildende und/oder bahnherstellende Maschine, insbesondere Papiermaschinenbespannung. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass diese dynamische oder dynamisierbare Bestandteile (2) in Form von Fäden (5, 6) und/oder Partikeln (10) enthält, die zumindest teilweise aus einem Material ausgeführt sind, das geeignet ist, seine physikalischen Eigenschaften beim Anlegen elektrischer und/oder magnetischer Felder und/oder eines elektrischen Stromes zu ändern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bespannung für eine bahnbildende und/oder bahnherstellende Maschine, insbesondere Papiermaschinenbespannung.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Änderung von physikalischen Eigenschaften einer derartigen Bespannung in bahnherstellenden und/oder bahnverarbeitenden Maschinen, insbesondere Papiermaschine. Unter Papiermaschinenbespannung wird ein endlos umlaufendes Band verstanden, welches der Ausbildung und/oder Führung einer Materialbahn, insbesondere Faserstoffbahn in Form einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn dient.
Textile Flächengebilde für den Einsatz in oder als Bespannungen in bahnherstellenden und/oder bahnverarbeitenden Maschinen sind in einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik vorbekannt. Je nach Einsatzbereich und Funktion innerhalb derartiger Maschinen variieren die Bespannungen im Hinblick auf ihren Aufbau und die Ausführung. Bei den Bespannungen handelt es sich um endlos umlaufende Bänder, die sich über die Maschinenbreite erstrecken und der Ausbildung und/oder Führung einer Materialbahn, insbesondere Faserstoffbahn, durch eine derartige bahnherstellende und/oder bahnverarbeitende Maschine dienen. In Abhängigkeit der Anordnung der einzelnen Bespannung innerhalb der Maschine können die grundsätzlichen Anforderungen an diese variieren. Die einzelne Bespannung ist dazu unter Berücksichtigung der Prozessparameter jeweils im Hinblick auf die herzustellende Materialbahn am entsprechenden Einsatzabschnitt aufgebaut und ausgelegt. Einmal innerhalb einer derartigen Maschine eingebaut, ist deren Struktur vorgegeben und bestimmt dabei den Einfluss auf die herzustellende Materialbahn als im Wesentlichen feste Einflussgröße. Ändern sich die Ansprüche an die zu erzeugende Materialbahn, kann sich das auf die Ansprüche an die Bespannung auswirken, die jedoch ohne erheblichen Mehraufwand und unnötig hohe Kosten nicht ausgewechselt werden kann. Geänderte Anforderungen an die herzustellende Materialbahn in diesem Abschnitt werden dann durch die alleinige Steuerung der Prozessparameter eingestellt, wobei im ungünstigsten Fall die durch eine Veränderung der Prozessparameter beabsichtigten Effekte nicht durch die Bespannung unterstützt werden oder sogar für eine konkrete herzustellende Materialbahnart eine negative Rückwirkung bewirken können. Beispielsweise kann bei erforderlichem erhöhtem Wasserentzug aus der Materialbahn und nicht ausreichendem Vermögen einer Bespannung, dieses abzuführen oder zu speichern, eine zu starke Rückbefeuchtung erfolgen. Der Aufwand, die Bespannung vor dem Ende der Laufzeit gegen eine geeignetere zu wechseln und später wieder einzusetzen, steht dabei in keiner Relation zum Nutzen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bespannung der eingangs genannten Art für den Einsatz in einer bahnherstellenden und/oder bahnverarbeitenden Maschine derart auszubilden und/oder weiterzuentwickeln, dass deren physikalische Eigenschaften mit geringem Aufwand und vorzugsweise auch während des Betriebes unter Beibehaltung ihrer Einbaulage an geänderte Anforderungen angepasst und optimiert werden können.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 21 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Eine Bespannung für eine bahnbildende und/oder bahnherstellende Maschine, insbesondere Papiermaschinenbespannung, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass diese zumindest teilweise dynamische Bestandteile in Form von Fäden und/oder Partikeln enthält, die zumindest in Anteilen aus einem Material ausgeführt sind, das geeignet ist, seine physikalischen Eigenschaften durch das Anlegen elektrischer und/oder magnetischer Felder und/oder eines elektrischen Stromes zu ändern.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht dadurch auf einfache Art und Weise durch das bloße Anlegen elektrischer und/oder magnetischer Felder und/oder eines Stroms eine Änderung der physikalischen Eigenschaften der Bespannung. Diese Änderung kann in Abhängigkeit der Einsatzerfordernisse gezielt gesteuert werden, wobei die Art und Größe der Änderung als Funktion der Größe und Ausrichtung des anzulegenden elektrischen und/oder magnetischen Feldes und/oder Stromes erzeugbar ist. Ein entscheidender Vorteil dieser Möglichkeit der dynamischen Anpassung besteht darin, dass diese in Einbaulage und auch während der Betriebsweise einer derartigen bahnherstellenden und/oder bahnverarbeitenden Maschine erfolgen kann, frei von ansonsten erforderlichen Bespannungswechseln, zeitnah und mit geringem Aufwand, wodurch unnötige Stillstandszeiten der Maschine vermieden werden und ferner eine optimale Abstimmung von Prozessparametern und Anlagenparametern aufeinander erzielbar ist. Die Änderung der physikalischen Eigenschaften einer Bespannung kann in vorteilhafter Weise als aktive Stellgröße bei der Materialbahnbildung berücksichtigt werden, wodurch sich für gleiche zu erzielende Effekte andere Prozessparameterbereiche ergeben können. In besonders vorteilhafter Weise ist es möglich, die Steuerbarkeit der physikalischen Eigenschaften einer Bespannung in die Steuerung und/oder Regelung der physikalischen Eigenschaften einer Faserstoffbahn zu integrieren. Die Bespannung kann dadurch selbst aktiv als Stelleinrichtung fungieren.
Bezüglich der konkreten Ausführungen bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten. Dabei können die dynamischen Bestandteile lediglich innerhalb zumindest eines örtlich begrenzten Bereiches, insbesondere quer zur Längsrichtung der Bespannung in Breitenrichtung angeordnet sein, wobei diese örtliche Begrenzung jeweils in horizontaler oder vertikaler Richtung erfolgen kann. Gemäß einer weiteren zweiten Ausführung ist es auch denkbar, die dynamischen Bestandteile nach Möglichkeit gleichmäßig über die gesamte Bespannung zu verteilen, um dadurch gleiche Eigenschaften, insbesondere in Querrichtung einer bahnherstellenden und/oder bahnverarbeitenden Maschine erzielen zu können.
Unter Längsrichtung der Bespannung wird die Richtung verstanden, welche mit der Umlaufrichtung und damit der Transportrichtung der zu stützenden Materialbahn zusammenfällt. Die Richtung quer zu dieser entspricht der Breitenrichtung.
Die einzelnen dynamischen Bestandteile können aus dem gleichem Material oder aber unterschiedlichen Materialien ausgeführt sein, um im zweiten Fall beispielsweise unter dem Einfluss gleicher elektrischer und/oder magnetischer Felder unterschiedliche physikalische Eigenschaftsänderungen in einzelnen Bereichen der Bespannung zu erzielen, wobei an den einzelnen dynamischen Bestandteilen die gleichen oder aber unterschiedliche physikalische Eigenschaften geändert werden.
Einzelne dynamische Bestandteile, vorzugsweise alle können mit gleicher oder unterschiedlicher Geometrie und Dimensionierung ausgeführt werden. Im ersten Fall ist in vorteilhafter Weise eine gleichmäßige Eigenschaftsänderung über die gesamte Erstreckung einer Bespannung im Wirkungsbereich eines jeweiligen elektrischen und/oder magnetischen Feldes auf einfache Art und Weise möglich, während unterschiedliche Eigenschaftsänderungen nur durch die gezielte örtliche Steuerung der Ausrichtung und Stärke der einzelnen elektrischen und/oder magnetischen Felder erzielbar sind. Die zweite Ausführung bietet den Vorteil, dass sich durch das Anlegen lediglich eines in Breitenrichtung betrachtet gleichmäßig ausgerichteten und gleichstarken elektrischen- und/oder magnetischen Feldes bereits ein hinsichtlich bestimmter physikalischer Eigenschaften ungleichmäßiges Querprofil der Bespannung erzeugen lässt. Bei allen Ausführungen stehen jedoch die Art und die Größe des angelegten elektrischen und/oder magnetischen Feldes und/oder des elektrischen Stromes und die Art, Anzahl und Anordnung der dynamischen Bestandteile hinsichtlich der zu erzielenden Eigenschaftsänderung in einem funktionalen Zusammenhang miteinander.
Die einzelnen dynamischen Bestandteile können in Abhängigkeit ihrer Ausführung als Fäden oder Partikel. innerhalb einer Bespannung in einer einzelnen Lage integriert sein oder in besonders vorteilhafter Weise diese oder sogar die gesamte Bespannung vollständig bilden. Die Integration erfolgt beispielsweise durch Einbettung oder Verbindung mit einem Substrat, vorzugsweise gebildet von einer Polymermatrix oder durch Ausbildung einer textilen Verbindungsstruktur, beispielsweise Gewebe, Gewirk, Gelege, Fadenschar.
Unter einem Faden wird ein in unverformtem Zustand längliches flexibles oder starres Gebilde verstanden, dessen Längserstreckung entlang einer imaginären Achse beziehungsweise der Längsachse erheblich größer ist als die Abmessung in Breiten- und Höhenrichtung. Der einzelne Faden selbst kann als Monofilament, Multifilament, Faden, Zwirn oder Garn und/oder zur Einstellung und Steuerbarkeit weiterer mechanischer und/oder physikalischer Eigenschaften in einer Ummantelung eingelagerter Mono- oder Multifilamenten ausgebildet werden. Bezüglich der Ausführung des Querschnittsprofils bestehen keinerlei Beschränkungen. Dieses kann im Hinblick auf zu erzielende Eigenschaften gewählt werden und beispielsweise kreisförmig, kreisringförmig, ellipsoid, oval, polygonal oder anderweitig beliebig ausgeführt werden. Der Faden kann mit Vollprofil oder zur Erzeilung weiterer Eigenschaften mit Hohlprofil ausgeführt werden. Jeder einzelne Faden ist dabei durch zumindest eine, die nachfolgenden Eigenschaften wenigstens mittelbar beschreibenden Größen charakterisierbar:

– geometrische Form
– Dimensionierung
– Material und die damit verbundenen Eigenschaften und eventuell zusätzlich durch die Herstellung bedingte Eigenschaften.

Die einzelnen Fäden innerhalb der Bespannung können dabei in unterschiedlicher Art und Weise angeordnet werden. Denkbar ist eine Anordnung untereinander und/oder mit weiteren nichtdynamischen Bestandteilen, insbesondere in Form von Fäden als Gelege, Gewebe, Gewirk oder Fadenschar, wobei die einzelnen Fäden uni- oder multidirektional ausgerichtet sein können.
Bezüglich der Ausführung der dynamischen Bestandteile in Form von Partikeln bestehen ebenfalls eine Vielzahl von Möglichkeiten. Bei diesen handelt es sich um Körper oder Hohlkörper, welche durch eine bestimmte geometrische Form und/oder Dimensionierung charakterisiert sind. Dabei kann die Geometrie im Querschnitt betrachtet definiert ausgebildet sein, beispielsweise kreisringförmig, polygonal etc. oder aber beliebig. Derartige Partikel können in einfacher Art und Weise in textile Flächengebilde eingelagert werden und über die Konzentration ihrer Anordnung in Breitenrichtung und/oder Höhenrichtung sowie die Art der Materialien und ihrer Dimensionierung im Zusammenhang mit dem angelegten elektrischen und/oder magnetischen Feld eine entsprechende Veränderung bewirken, die sich in einer Änderung der physikalischen Eigenschaften, insbesondere des freien Volumens in der jeweiligen Lage der Bespannung niederschlägt.
Als die, die physikalischen Eigenschaften der Bespannung beschreibenden Größen wird zumindest eine der nachfolgenden Größen angesehen:

– Ausdehnung in zumindest einer Richtung
– Ausdehnung in räumlicher Richtung, insbesondere Volumenänderung
– Wärmeleitfähigkeit
– Porosität
– Verhalten gegenüber Wasser

Die Art der Eigenschaftsänderung kann dabei gemäß einer ersten Ausführung irreversibel oder gemäß einer zweiten Ausführung zeitlich begrenzt, das heißt reversibel in Abhängigkeit der Anlage und Wirkung der entsprechenden elektrischen und/oder magnetischen Felder und/oder des Stromes sowie des Relaxationsvermögens des jeweiligen Materials erfolgen.
Bezüglich der Materialwahl wird vorzugsweise auf konjugierende elektroaktive Polymere zurückgegriffen. Bei diesen handelt es sich um elektrostriktive Polymere oder leitfähige Polymere, insbesondere elektrisch leitfähige Kunststoffe. Vorzugsweise werden die dynamischen Bestandteile derart ausgebildet, dass diese zumindest in Bestandteilen Polypyrrol, Polyanilin, Polythiophen oder Derivate von diesen umfassen.
Gemäß einer ersten Ausführung ist der dynamische Bestandteil vollständig aus einem elektrisch leitfähigen Polymer ausgeführt, gemäß der zweiten Ausführung sind die dynamischen Bestandteile in Form von Filamenten oder Partikeln zumindest in Bestandteilen aus einem derartigen elektrisch leitfähigen Polymer ausgeführt, das heißt, es ist ferner eine Polymermatrix aus einem anderen Polymermaterial vorgesehen, in die die elektrisch leitfähigen Polymermaterialien eingebettet sind. Dadurch können bei Verformung der elektroaktiven Materialbestandteile zusätzliche Effekte erzielt werden, beispielsweise eine gerichtete Krümmung der Fäden innerhalb der Bespannung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Änderung physikalischer Eigenschaften von Bespannungen bahnherstellender und/oder bahnverarbeitender Maschinen ist dadurch charakterisiert, dass eine Bespannung bereitgestellt wird, die zumindest in Anteilen dynamische Elemente beziehungsweise Bestandteile enthält, die dadurch charakterisiert sind, dass diese aus elektrisch leitfähigem Material bestehen. Ferner werden elektrische und/oder magnetische Felder und/oder ein elektrischer Strom an die entsprechende Bespannung angelegt. Dabei kann gemäß einer ersten Ausführung das einzelne elektrische und/oder magnetische Feld gezielt hinsichtlich seiner Ausrichtung und Stärke gesteuert werden, und gemäß einer zweiten Ausführung beliebig angelegt werden.
Die physikalischen Eigenschaften der Bespannung, wie beispielsweise Porosität, Wärmeleitvermögen, Ausdehnung, Volumenänderung oder das Verhalten gegenüber Wasser (hydrophob oder hydrophil) können durch die in Längs- und/oder Querrichtung und/oder Höhenrichtung der Bespannung anlegbaren elektrischen und/oder magnetischen Felder und/oder elektrischen Ströme und/oder durch die Verteilung der dynamischen Bestandteile und/oder Ausführungen der dynamischen Bestandteile hinsichtlich Materialwahl, Art, Beschaffenheit und Dimensionierung in Längsrichtung und/oder Querrichtung und/oder Höhenrichtung der Bespannung gesteuert, vorzugsweise eingeregelt werden.
In einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung wird die Steuerung und/oder Regelung der physikalischen Eigenschaften der Bespannung in einer Steuerung und/oder Regelung von physikalischen Eigenschafen der an dieser zu führenden Materialbahn als Stellgröße genutzt. Dadurch ergeben sich für die Betriebsweise einer bahnherstellenden und/oder bahnverarbeitenden Maschine neue Möglichkeiten für die Einstellung der Prozessparameter und damit einer Steigerung der Qualität, Effizienz und Verbesserung der Energiebilanz.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt.
1a und 1b verdeutlichen in schematisiert vereinfachter Darstellung zwei grundsätzliche Ausführungen erfindungsgemäßer Bespannungen mit dynamischen Bestandteilen;
2a und 2b verdeutlichen einander gegenübergestellt in schematisiert vereinfachter Darstellung anhand einer Ausführung in 1a einander gegenübergestellt die Zustände frei von oder mit Aktivierung der dynamischen Bestandteile;
3a und 3b verdeutlichen beispielhaft Anordnungen von Einrichtungen zur Erzeugung und/oder dem Anlegen eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes oder Stromes an eine Bespannung;
4 verdeutlicht anhand eines Signalflußbildes die Möglichkeit der Steuerung/Regelung der Eigenschaften einer Bespannung;
5 verdeutlicht anhand eines Signalflußbildes die Möglichkeit der Steuerung/Regelung der Eigenschaften einer Materialbahn in Abhängigkeit der Eigenschaften der Bespannung
Die 1a und 1b verdeutlichen in schematisiert vereinfachter Darstellung beispielhaft in zwei Ansichten einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäß ausgebildeten Bespannung 1, umfassend dynamische Bestandteile 2, welche derart angeordnet und ausgeführt sind, dass diese geeignet sind, bei Anliegen zumindest eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes und/oder eines Stromes an die Bespannung 1 die physikalischen Eigenschaften dieser zu beeinflussen, insbesondere zu verändern. In den 1a und 1b ist dabei jeweils beispielhaft eine Lage 3 aus einer derartigen Bespannung 1 wiedergegeben. Bei dieser handelt es sich um ein textiles Flächengebilde, welches eben oder gekrümmt ausgeführt sein kann und jeweils durch eine größere Erstreckung in Längen- und Breitenrichtung charakterisiert ist als in Höhenrichtung. Beispielhaft ist hier zur Veranschaulichung ein Koordinatensystem an die Bespannung 1 angelegt, welches mit dem Koordinatensystem beim Einsatz in Maschinen zur Herstellung von Materialbahnen korreliert. Die X-Richtung beschreibt dabei in Einbaulage die Längsrichtung der Maschine und damit die Durchlaufrichtung für die herzustellende Materialbahn. Die Y-Richtung ist durch die Breitenrichtung charakterisiert, während die Z-Richtung die Höhenrichtung beschreibt. Dabei ist gemäß 1a die Lage 3 beispielhaft in Form eines Gewebes 4 ausgebildet, umfassend jeweils in einem Winkel zueinander verlaufende Fäden 5 und 6, wobei die Fäden 5 als Kettfäden und die Fäden 6 als Schussfäden fungieren, welche beispielhaft jeweils wechselweise über und untereinander geführt werden. Erfindungsgemäß umfasst die Bespannung 1 dynamische Bestandteile 2, welche im dargestellten Fall beispielhaft von einzelnen oder einer Mehrzahl von Fäden 5 und/oder 6 gebildet werden können. Im dargestellten Fall fungieren beispielhaft einzelne, vorzugsweise alle Fäden 5 als dynamische Bestandteile 2. Denkbar und in besonders vorteilhafter Ausführung ist es ebenfalls möglich, alle Schussfäden ebenfalls als dynamische Bestandteile 2 auszuführen. Dazu sind die Fäden 5 und/oder 6 zumindest teilweise aus einem elektrisch leitenden Polymer beziehungsweise elektroaktiven Polymer ausgeführt. Deren Ausgangsstoffe, in der Regel Monomere, weisen eine bestimmte Molekülstruktur auf, die auch als sogenannte konjugierte Doppelbindungen bezeichnet werden. Durch elektrische Oxydation beziehungsweise Reduktion können an diesen Eigenschaftsänderungen erzielt werden. In einer besonders vorteilhaften Ausführung werden durch entsprechendes Anlegen eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes und/oder eines elektrischen Stromes an die Lage 3 und damit die einzelnen als dynamische Bestandteile 2 ausgebildeten Fäden 5 und/oder 6 Dimensionsänderungen dieser, insbesondere Volumenänderungen herbeigeführt, die bei der Ausbildung des Gewebes 4 sich in einer Änderung der zwischen den einzelnen miteinander verwobenen Fäden 5 und 6 ausgebildeten Poren 7 niederschlagen. In der Regel werden Volumenänderungen erzeugt, die im Bereich zwischen 40% bis 100%, besonders bevorzugt 10% bis 50% liegen. Ein Beispiel für eine derartige Volumenänderung ist beispielhaft in den 2a und 2b für eine Ausführung eines Gewebes 4 in 1a mit Ausbildung der als Kett- und Schussfäden fungierenden Fäden 5 und 6 als dynamische Bestandteile 2 wiedergegeben. 2a verdeutlicht dabei den Grundzustand des Gewebes 4 vor Anlegen eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes und/oder elektrischen Stromes. Erkennbar ist hier die Porengröße der Poren 7 sowie die Dimensionierung der einzelnen Fäden 5 und 6. Demgegenüber verdeutlicht die 2b die Ausführung des Gewebes 4 nach oder bei Anlegen eines elektrischen Feldes und/oder magnetischen Feldes und/oder eines elektrischen Stromes. Die Poren sind hier mit 7' bezeichnet. Erkennbar ist dabei, dass sich deren Dimensionierung in der Ansicht von oben gegenüber der Ausführung in 2a erheblich aufgrund einer Volumenänderung der einzelnen das Gewebe 4 bildenden Fäden 5 und 6 verändert hat, die im dargestellten Zustand mit 5', 6' bezeichnet sind. Zur Erzielung dieses Effektes ist der Bespannung 1 eine Einrichtung zum Erzeugen und/oder Anlegen eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes und/oder elektrischen Stromes an die Lage 3 zugeordnet.
Gegenüber der Ausführung in der 1a verdeutlicht die 1b beispielhaft anhand zweier Ansichten auf die Lage 3 einer Bespannung 1 eine Ausführung mit einem Substrat 9, in welchem dynamische Bestandteile 2 in Partikelform, hier beispielhaft die Partikel 10, eingebettet sind. Die Partikel 10 bestehen dabei ebenfalls aus einem konjugierten leitfähigen Polymer, insbesondere aus einem Polymer mit einer Kette mit ausgedehnten konjugierten Doppelbindungen. Die Partikel 10 sind hier im Grundzustand wiedergegeben, wobei diese hinsichtlich ihrer geometrischen Ausführung und/oder Dimensionierung variabel ausgebildet sein können. Vorzugsweise wird über die entsprechende Erstreckung der Lage 3 eine nach Möglichkeit gleichmäßige Verteilung von Partikeln 10 mit analogen Eigenschaften hinsichtlich Dimensionierung und/oder Geometrie gewählt, um bei Steuerung der Eigenschaften nach Möglichkeit über die gesamte Erstreckung der Bespannung 1 im Einflussbereich gleiche Eigenschaften zu erzielen.
Bei den zu beeinflussenden Eigenschaften durch Anlegen eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes und/oder eines elektrischen Stromes an die dynamischen Bestandteile 2 einer Bespannung 1 handelt es sich im Wesentlichen primär um eine Volumenänderung dieser, wobei ferner auch weitere Eigenschaften wie die Porosität, die Wärmeleitfähigkeit der dynamischen Bestandteile 2 änderbar sind, die sich auf diese Eigenschaften der Bespannung 1 auswirken. Auch kann das Verhalten gegenüber Wasser beeinflusst werden. So kann beispielhaft eine derartige Lage durch entsprechende Steuerung der Eigenschaften der dynamischen Bestandteile 2 hydrophob oder hydrophil ausgeführt werden.
Als elektroaktive Polymere mit einer Kette mit ausgedehnten konjugierten Doppelbindungen finden vorzugsweise Polypyrrol, Polyanilin, Polythiophen und Derivate dieser Verwendung. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, einzelne Bestandteile der Bespannung vollständig aus derartigen elektroaktiven Polymeren herzustellen, sondern es genügt, wenn Bestandteile zumindest in Teilen aus diesen bestehen. Dabei ist es denkbar, dass beispielhaft einzelne Fäden, unter welchen längliche Gebilde verstanden werden, die durch eine größere Erstreckung in Längsrichtung als in Höhen- und Breitenrichtung charakterisiert sind und die hinsichtlich ihrer Länge endlich oder endlos ausgeführt sein können, vollständig aus diesem oder in Anteilen bestehen. Die einzelnen Fäden 5, 6 können dabei als Monofilament, Multifilament, Zwirn oder Garn und/oder zur Einstellung und Steuerbarkeit ihrer mechanischen oder physikalischen Eigenschaften in einer Ummantelung eingelagerten Mono- oder Multifilamenten ausgebildet werden, wobei in diesem Fall vorzugsweise die Ummantelung aus einem elektroaktiven Polymer besteht. Ferner ist es denkbar, die einzelnen Fäden oder Partikel 10 aus einem Material zu fertigen, welches beispielhaft aus einer Polymermatrix eines beliebigen Polymers besteht, in welche die elektroaktiven Polymere eingebettet werden. Diesbezüglich bestehen keine Restriktionen. Entscheidend ist, dass dynamische Bestandteile 2 vorhanden sind, welche die Dynamik der Eigenschaftsänderung aufgrund der Materialwahl und der Materialzusammensetzung enthalten.
Die 3a und 3b verdeutlichen beispielhaft eine Anordnung der Einrichtung 8 zur Erzeugung elektrischer und/oder magnetischer Felder. Gemäß 3a erfolgt die Anordnung in einer Ansicht von oben seitlich neben einer über die Leitwalzen L1 und L2 geführten Bespannung 1 und in Maschinenrichtung, d. h. Längsrichtung der Bespannung 1 örtlich begrenzt, während beispielhaft gemäß 3b die Oberfläche 11 einer die Bespannung 1 führenden Walze LM magnetisch ausgebildet sein kann, wobei zur gerichteten Ausrichtung des Magnetfeldes ein Gegenpol 12 vorgesehen ist und damit ein Magnetfeld bei Führung der Bespannung 1 senkrecht zu dieser erzeugt wird. Die Einrichtung 8 muss sich dabei nicht zwangsläufig über die gesamte Erstreckung der Bespannung in Breitenrichtung und in Umfangsrichtung bei Ausbildung einer endlos umlaufenden Schlaufe erstrecken, sondern kann auch örtlich begrenzt angeordnet werden, wodurch nur einzelne Bereiche der Bespannung, insbesondere in Breitenrichtung der Bespannung angeordnete und sich in Längsrichtung erstreckende Bereiche jeweils zeitlich begrenzt beeinflusst werden.
Gemäß 3a erfolgt das Anlegen des elektrischen und/oder magnetischen Feldes seitlich, d. h. in einem Winkel oder quer zur Längsrichtung der Bespannung 1.
Die einzelnen dynamischen Bestandteile 2 und das anzulegende elektrische und/oder magnetische Feld und/oder der elektrische Strom werden vorzugsweise derart bemessen, dass unter Berücksichtigung der dielektrischen Relaxation diese Eigenschaften zumindest im materialbahnabstützenden Bereich beibehalten werden.
Die in den 3a und 3b dargestellten Ausführungen sind beispielhaft und dienen zumindest der örtlich begrenzten Erzeugung elektrischer und/oder magnetischer Felder an der Bespannung 1. Dabei kann gemäß einer ersten Ausführung das entsprechende Feld vorzugsweise gleichmäßig über die gesamte Breite erzeugt werden, wie beispielsweise in einer Ausführung gemäß der 3a und 3b, oder aber je nach gewünschter Eigenschaftsbeeinflussung innerhalb der Bespannung 1 auch über die Breite variieren, was bei einer Ausführung gemäß 3b einfach zu realisieren ist. Diese Variation wird durch die zielgerichtete Anlegung entsprechender Felder und Steuerung der Stärke dieser über die Breite erzeugt.
In Abhängigkeit der verwendeten Art der dynamischen Bestandteile, welche im Wesentlichen durch die Materialwahl und deren Eigenschaften bestimmt ist, kann die Eigenschaftsänderung reversibel oder aber auch unter Umständen irreversibel erfolgen. Die erstgenannte Möglichkeit bietet den Vorteil, dass hier gezielt auf sich ändernde Anforderungen an die Bespannung Einfluss genommen werden kann, ohne dass ein Wechsel der Bespannung erforderlich wird, während im zweiten Fall eine Grundbespannung einmal an bestimmte Anforderungen anpassbar ist.
Die 4 verdeutlicht dabei beispielhaft für einen reversiblen Vorgang die Steuerung der Eigenschaften einer Bespannung 1 anhand eines Signalflußbildes. Dazu wird in Abhängigkeit vordefinierter Sollwerte für zumindest eine physikalische Eigenschaft der Bespannung 1, hier E_soll-1, eine Stellgröße Y1 zur Ansteuerung der Einrichtung 8 erzeugt, welche die Eigenschaft E_soll-1, einstellt. Vorzugsweise wird die Einhaltung der Eigenschaft E_soll-1 überwacht, wobei dazu zumindest eine diese Eigenschaft wenigstens mittelbar charakterisierende Größe E_ist-1 erfasst wird, die in einem funktionalen Zusammenhang mit der entsprechenden zu beurteilenden physikalischen Eigenschaft steht. Durch einen Vergleich von Ist- und Sollwert E_ist-1 mit E_soll-1 kann dann ermittelt werden, ob die Bespannung 1 die entsprechenden Eigenschaften erreicht. Ferner kann dieser Effekt gleichzeitig auch genutzt werden, um Eigenschaften an der Materialbahn gezielt zu beeinflussen, indem die Eigenschaften der Bespannung 1 verändert werden, wie in der 5 verdeutlicht, wobei hier beispielsweise ein Sollwert E_soll-M für eine die zu behandelnde Materialbahn wenigstens mittelbar charakterisierende Größe vorgegeben wird und diese Größe überwacht. Steht diese Größe in einem funktionalen Zusammenhang mit einer Eigenschaft E_Ist-1 der Bespannung 1, beispielsweise beim Entwässerungsverhalten, insbesondere der Porosität der Bespannung kann durch die Änderung dieser Eigenschaft der Bespannung 1 die Eigenschaft an der zu erzielenden Materialbahn während des Prozesses angepasst und verändert werden. Die Eigenschaften der Materialbahn E_ist-M sind eine Funktion der Prozessparamter P und der Eigenschaften E der Bespannung 1. Dazu sind entsprechende Sollwerte P_soll und E_soll-1 dieser einzustellen. Die, die zu behandelnde Materialbahn wenigstens mittelbar charakterisierende Größe E_soll-M wird überwacht und mit dem Istwert E_ist-M verglichen, wobei bei Abweichung dieser voneinander eine Änderung der Stellgrößen YP und/oder Y1 zur Ansteuerung einer oder mehrerer Stelleinrichtungen zur Änderung der Prozessparameter P und/oder der Eigenschaften der Bespannung 1 erzeugt werden.

1: Bespannung
2: dynamischer Bestandteil
3: Lage
4: Gewebe
5, 5': Fäden, insbesondere Kettfaden
6, 6': Fäden, insbesondere Schussfaden
7, 7': Pore
8: Einrichtung zur Erzeugung und/oder Anlage eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes und/oder eines elektrischen Stromes
9: Substrat
10: Partikel
11: Oberfläche
12: Gegenpol
P_soll: Sollwert Prozessparameter
P_ist: Istwert Prozessparameter
E_soll-1: Sollwert Eigenschaft der Bespannung
E_ist-1: Istwert Eigenschaft der Bespannung
E_soll-M: Sollwert Eigenschaft der Materialbahn
E_ist-M: Istwert Eigenschaft der Materialbahn
L1, L2, LM: Leitwalzen
Y1: Stellgröße zur Änderung der Eigenschaft der Bespannung
YP: Stellgröße zur Ansteuerung der Stelleinrichtung/Stelleinrichtungen zur Änderung des Prozessparameters/der Prozessparameter

Claims

Bespannung (1) für eine bahnbildende und/oder bahnherstellende Maschine, insbesondere Papiermaschinenbespannung, dadurch gekennzeichnet, dass diese dynamische oder dynamisierbare Bestandteile (2) in Form von Fäden (5, 6) und/oder Partikeln (10) enthält, die zumindest teilweise aus einem Material ausgeführt sind, das geeignet ist, seine physikalischen Eigenschaften beim Anlegen elektrischer und/oder magnetischer Felder und/oder eines elektrischen Stromes zu ändern.
Bespannung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamischen Bestandteile (2) innerhalb zumindest eines örtlich begrenzten Bereiches innerhalb der Bespannung (1) angeordnet sind.
Bespannung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamischen Bestandteile (2) über die gesamte Erstreckung der Bespannung (1) in Längen- und Breitenrichtung angeordnet sind.
Bespannung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen dynamischen Bestandteile (2) aus dem gleichen Material ausgebildet sind.
Bespannung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen dynamischen Bestandteile (2) aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sind.
Bespannung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einzelne dynamische Bestandteile (2) mit gleicher Geometrie und Dimensionierung ausgeführt sind.
Bespannung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einzelne dynamische Bestandteile (2) mit unterschiedlicher Geometrie und Dimensionierung ausgeführt sind.
Bespannung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Fäden (5, 6) als Monofilament, Multifilament, Zwirn oder Garn und/oder in einer Ummantelung eingelagerte Mono- oder Multifilamente ausgebildet sind.
Bespannung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsgeometrie des einzelnen Fadens (5, 6) oval, elliptisch, polygonal oder als eine Kombination aus diesen ausgeführt ist.
Bespannung (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der einzelne Faden (5, 6) als Hohlfaden ausgeführt ist.
Bespannung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Partikel (10) als Voll- oder Hohlkörper ausgebildet sind.
Bespannung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie des einzelnen Partikels (10) im Querschnitt betrachtet, oval, kreisförmig, elliptisch oder polygonal oder beliebig ausgeformt ausgebildet ist.
Bespannung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des anzulegenden elektrischen und/oder magnetischen Feldes und/oder elektrischen Stromes zumindest eine der nachfolgend genannten physikalischen Eigenschaften (E_ist) des einzelnen dynamischen Bestandteiles (2) veränderbar ist: – Ausdehnung in zumindest einer Richtung – Ausdehnung im Raum, insbesondere Volumenänderung – Wärmeleitfähigkeit – Porosität – Verhalten gegenüber Wasser.
Bespannung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien der dynamischen Bestandteile (2) derart ausgewählt sind, dass diese geeignet sind, die physikalische Eigenschaftsänderung irreversibel zu bewirken.
Bespannung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien der dynamischen Bestandteile (2) derart ausgewählt sind, dass diese geeignet sind, die physikalische Eigenschaftsänderung reversibel zu bewirken.
Bespannung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Reversibilität der Eigenschaftsänderung als Funktion der dielektrischen Relaxation des Materials des dynamischen Bestandteils (2) bestimmbar ist.
Bespannung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamischen Bestandteile (2) zumindest Anteile eines elektroaktiven Materials, insbesondere elektrostriktiven Polymers oder eines leitfähigen Polymers umfassen.
Bespannung (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamischen Bestandteile (2) zumindest Anteile von Polypyrrol, Polyanilin, Polythiophen oder Derivate dieser umfassen.
Bespannung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass diese zumindest eine Lage (3), dynamische Bestandteile (2) enthaltend, umfasst, die optional mit einer oder mehreren weiteren Lagen beliebiger Ausführung kombinierbar ist.
Bespannung (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine, dynamische Bestandteile (2) enthaltende Lage (3) als Gewebe, Gewirk, Gelege, Fadenschar ausgeführt ist.
Verfahren zur Änderung physikalischer Eigenschaften (E_M) von Bespannungen (1) zur Stützung und Führung der zu erzeugenden Bahn in bahnherstellenden und/oder bahnverarbeitenden Maschinen, insbesondere Papiermaschinenbespannungen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – Bereitstellen einer Bespannung (1), die dynamische Bestandteile (2) umfasst, welche zumindest in Anteilen aus einem elektroaktiven Polymer bestehen – Anlegen zumindest eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes und/oder eines elektrischen Stromes an zumindest einen Teilbereich der Bespannung (1).
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine elektrische und/oder magnetische Feld und/oder der Strom örtlich begrenzt und/oder zeitlich begrenzt an die Bespannung (1) angelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine elektrische und/oder magnetische Feld und/oder der magnetische Strom gleichmäßig über die gesamte Erstreckung an die Bespannung (1) angelegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen elektrische und/oder magnetische Felder und/oder Ströme einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die physikalischen Eigenschaften (E_ist-1) der Bespannung (1) durch die in Längs- und/oder Querrichtung und/oder Höhenrichtung der Bespannung (1) anlegbaren elektrischen und/oder magnetischen Felder und/oder elektrischen Strom gesteuert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die physikalischen Eigenschaften (E_ist-1) der Bespannung (1) durch die Verteilung der dynamischen Bestandteile (2) und/oder Ausführungen der dynamischen Bestandteile (2) hinsichtlich Materialwahl, Art, Beschaffenheit und Dimensionierung in Längsrichtung und/oder Querrichtung und/oder Höhenrichtung der Bespannung (1) steuerbar sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die physikalischen Eigenschaften (E_ist-1) der Bespannung (1) eingeregelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung und/oder Regelung der physikalischen Eigenschaften (E_ist-1) der Bespannung (1) Bestandteil einer Steuerung und/oder Regelung von physikalischen Eigenschaften (E_ist-M) der an dieser zu führenden Materialbahn ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bespannung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20 verwendet wird.