DE102008042094A1

DE102008042094A1 - Bespannung für den Einsatz in Maschinen zur Herstellung und/oder Behandlung von Materialbahnen

Info

Publication number: DE102008042094A1
Application number: DE200810042094
Authority: DE
Inventors: Arved H. Westerkamp
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) für den Einsatz in Maschinen zur Herstellung und/oder Behandlung von Materialbahnen (M) mit zumindest einem Träger (2) zur zumindest mittelbaren Abstützung zumindest einer die Materialbahn (M) abstützende Oberfläche (8) bildenden Lage (4), umfassend eine polymere Beschichtung (3) mit einer Matrix (5) und in dieser eingebettetes Füllmaterial (6). Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Lage (4) von Polymer freie Bereiche kompressiblen Volumens (VFG) vorgesehen sind, welche unter Druckeinwirkung auf die Lage (4) eine Umverteilung zwischen Matrix (5) und Füllmaterial (6) unter Einstellung einer höheren Rauigkeit der Oberfläche (8) ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bespannung für den Einsatz in Maschinen zur Herstellung und/oder Behandlung von Materialbahnen mit zumindest einem Träger zur zumindest mittelbaren Abstützung zumindest einer die Materialbahn abstützende Oberfläche bildenden Lage, umfassend eine Matrix und in dieser eingebettetes Füllmaterial.
Bespannungen für Maschinen zur Herstellung von Materialbahnen, insbesondere Faserstoffbahnen in Form von Papier-, Karton- oder Tissuebahnen, sind insbesondere für den Einsatz im Nassteil derartiger Maschinen in einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik vorbekannt. Dabei handelt es sich um endlos umlaufende Bänder, die sich im Wesentlichen über die gesamte Maschinenbreite erstrecken und der Ausbildung und Führung der Faserstoffbahn durch die Maschine dienen. Je nach Anordnung im Nassteil können diese unterschiedlich aufgebaut sein. Dabei besteht eine grundsätzliche Anforderung darin, die Materialbahn zum einen möglichst optimal zu entwässern und nach dieser eine Rückbefeuchtung zu vermeiden, um den Energieaufwand für die sich an den Nassteil anschließende Trocknung möglichst gering zu halten und gleichzeitig nach Möglichkeit eine homogene Struktur der Materialbahn zu erzielen, wobei Markierungen vermieden werden sollen. Die Entwässerung in einer sich an die Formiereinheit anschließenden Pressenpartie erfolgt durch Aufbringen von Druck durch die entsprechende, die Materialbahn stützende Bespannung hindurch, das heißt von der die Materialbahn stützende Seite, welche hinsichtlich ihrer Anordnung auch als Ober- beziehungsweise Außenseite bezeichnet wird zur gegenüberliegenden Unter- beziehungsweise Innenseite einer derartigen Bespannung. Diese kann in Form eines Pressfilzes ausgeführt sein. Die Pressfilze können unterschiedlich aufgebaut sein. In der Regel umfassen diese eine Grund- und eine Deckschicht, wobei die Grundschicht von einem Träger gebildet wird und mit der Deckschicht mechanisch und/oder thermisch verbunden ist.
Aus der Druckschrift EP 0 576 115 B1 ist eine Bespannung vorbekannt, welche insbesondere als Überführband ausgeführt ist und der Führung der Materialbahn in einer Maschine zur Herstellung von Faserstoffbahnen eingesetzt wird. Die Bespannung ist dadurch charakterisiert, dass die Oberfläche, welche die Materialbahn abstützt, während des Prozesses der Herstellung und/oder Behandlung von Materialbahnen hinsichtlich ihrer Rauhigkeit veränderbar ist. Insbesondere weist die Bespannung eine unkomprimierte Rauhigkeit im Bereich von 2 Mikron bis 80 Mikron auf und im komprimierten Zustand unter Einwirkung eines Druckes, beispielsweise im Pressspalt, eine sich verändernde geringere Rauhigkeit im Bereich von 0 bis 20 Mikron, wobei die Beschichtung die Fähigkeit besitzt, zu ihrer im Wesentlichen unkomprimierten Rauhigkeit zurückzukehren, sobald der auf die Bahn wirkende Druck aufgehoben wird. Die vom Träger gestützte Beschichtung weist dazu eine Matrix auf und Partikel, die eine größere Härte aufweisen als die Polymerbeschichtung, wobei die einzelnen Partikel aus einem nicht organischen Material oder Polymermaterial oder einem Metall bestehen können. Das Prinzip beruht dabei darauf, dass unter Einwirkung von Druck die Partikel in die Matrix eingedrückt werden, so dass sich die die Materialbahn abstützende Oberfläche glättet. Dadurch wird innerhalb des Pressspaltes die Materialbahn mit einer Bespannung geringer Rauhigkeit behandelt, was in einer glatten Oberfläche resultiert.
Ein wesentlicher Nachteil dieser Ausführung besteht jedoch darin, dass nach Rückkehr in den Ursprungszustand die Bespannung durch einen erhöhten Rauheitsgehalt charakterisiert ist und nunmehr die noch nicht vollständig fertig behandelte Materialbahn mit ihrer glatten Oberfläche an der von der Bespannung gebildeten Oberfläche anliegt, die durch eine erhöhte Rauhigkeit charakterisiert ist. Im Nachgang zum Pressspalt werden daher immer noch Rauhigkeiten in die Oberfläche der Materialbahn eingetragen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bespannung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass dieses geeignet ist, nach Abschluss der Behandlung der Materialbahn nach Möglichkeit keine weiteren Markierungen in diese einzutragen, diese in optimaler Weise zu stützen und eine optimale Abnahme der Materialbahn an weiterführende Bespannungen zu gewährleisten.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Eine Bespannung für den Einsatz in Maschinen zur Herstellung und/oder Behandlung von Materialbahnen, insbesondere Faserstoffbahnen in Form von Papier-, Karton- oder Tissuebahnen mit einem Träger zur zumindest mittelbaren Abstützung einer von einer die Oberfläche zur Abstützung der Materialbahn bildenden polymeren Beschichtung bildenden Lage, umfassend zumindest eine Matrix aus zumindest einem oder mehreren Polymeren und in dieser eingebettetes Füllmaterial aus einem oder mehreren Polymeren, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Lage im unbelasteten Zustand von den Materialien von Matrix und Füllmaterial, insbesondere Polymer freie Bereiche kompressiblen Volumens vorgesehen sind, die nachfolgend kurz als freies Volumen bezeichnet werden und welche unter Druckeinwirkung auf die Lage eine Umverteilung zwischen Matrix und Füllmaterial unter Einstellung einer höheren Rauhigkeit der Oberfläche ermöglichen. Die die Oberfläche zur Abstützung der Materialbahn bildende Lage weist damit reversibel kompressibles freies Volumen auf.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht damit unter dem Einfluss eines Druckes auf die die Oberfläche abstützende Lage eine entsprechende Verformung innerhalb dieser, die unter Ausnutzung des im unbelasteten Zustand von Matrix- und Füllmaterial, insbesondere Polymer freien Volumens zu einer Umverteilung zwischen dem Füllmaterial und der Matrix führt. Dadurch wird erzielt, dass bedingt durch die sich ergebenden Verformungen von Füllmaterial und/oder Matrix an der zur Materialbahn weisenden Oberfläche sich eine rauhere Struktur ausbildet, wobei bei Nachlassen des Druckes aufgrund der Reversibilität des freien Volumens die ursprüngliche Rauhigkeit wieder eingestellt wird. Diese ursprüngliche oder anfängliche Rauhigkeit der Oberfläche ist durch eine geringere Rauhigkeit charakterisiert als die nach Einwirkung des Druckes an der Oberfläche erzielbare Rauhigkeit. Die Matrix und das Füllmaterial sind dazu vorzugsweise inkompressibel ausgeführt, das heißt, durch Einwirkung eines Druckes wird durch die Verformung dieser kein zusätzliches Volumen eingespart, sondern das von Polymer freie Volumen genutzt.
Ferner ist es für die Veränderung der Rauhigkeit der Oberfläche von Bedeutung, dass sich das Füllmaterial unter Druckeinwirkung nicht in der Matrix auflöst oder in diese eingedrückt wird. Das Füllmaterial und die Matrix gehen dabei in Abhängigkeit ihrer Ausgestaltung zumindest keine chemischen Reaktionen ein, die eine Auflösung des einen im anderen bedingen. Für die Matrix und das Füllmaterial werden Materialien gewählt, die derart ausgeführt sind, geeignet zu sein, zumindest keine irreversible, vorzugsweise gar keine Reaktion des Füllmaterials in der Matrix zuzulassen. Füllmaterial und Matrix bestehen aus einem oder mehreren elastomeren Polymeren. Dabei handelt es sich beim Matrixmaterial und Füllmaterial um unterschiedliche Materialien, die dadurch charakterisiert sind, dass das Füllmaterial immer in partikulärer Form vorliegt. Als ein wesentliches Unterscheidungskriterium fungiert dabei der Schmelzpunkt für die einzelnen Polymermaterialien von Matrix und Füllmaterial, ferner die Härte. Diese unterscheiden sich dahingehend, dass beispielsweise der Schmelzpunkt, insbesondere die Schmelztemperatur des Füllmaterials erheblich höher ist als die der Matrix und somit bei Einbettung ein Vorliegen in partikulärer Form oder als Formkörper möglich ist. Ferner unterscheiden sich die verwendeten Materialien vorzugsweise auch in ihrer Härte. Die Differenz der Härten zwischen den Materialien von Matrix und Füllmaterial beträgt zumindest 2 Shore A, bevorzugt zumindest 10 Shore A.
Die Zusammensetzung von Füllmaterial und Matrix enthält wenigstens eine der nachfolgenden Komponenten: ein Einzelpolymer eines Polyesters, ein Copolymer eines Polyesters, ein Einzelpolymer eines Polyamides, ein Copolymer eine Polyamides, Polyurethan.
Zur Erzielung der erfindungsgemäßen Rauhigkeitsveränderung der Oberfläche ist dabei der Anteil an von im unbelasteten Zustand freiem Volumen innerhalb der Matrix und/oder des Füllmaterials derart gewählt, dass dieses ≥ als 5%, besonders bevorzugt ≥ 10% beträgt. Dieser Anteil an freiem Volumen, bezogen auf das Gesamtvolumen von Matrix und Füllmaterial bietet dabei den Vorteil, die erfindungsgemäße Rauhigkeitsveränderung durch Änderung der Oberflächentopographie einstellen zu können, indem eine Umverteilung zwischen Füllmaterial und dem Matrixmaterial derart erfolgt, dass nur das freie Volumen ausgefüllt wird.
Beim freien Volumen handelt es sich vorzugsweise um entsprechende Einschlüsse innerhalb der Matrix und/oder des Füllmaterials, wobei im letztgenannten Fall beispielsweise das Füllmaterial in Partikelform elastisch ausgebildet ist, um das freie komprimierbare Volumen zu nutzen. Das freie Volumen ist dabei mit einem Medium befüllt, welches kompressibel ist und ferner eine geringere Dichte aufweist, als das Füllmaterial und die Matrix.
Als Medium innerhalb der Hohlräume wird vorzugsweise Luft verwendet. Denkbar ist jedoch auch die Verwendung von kompressiblen Materialien, beispielsweise Schaumstoff.
Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, dass unter Druckeinwirkung innerhalb der die Beschichtung bildenden Lage unter Ausbildung der Oberfläche zur Abstützung der Materialbahn zur Umverteilung zwischen Matrix und Füllmaterial derart kommt, dass unter Ausfüllung der Hohlräume eine Lageveränderung stattfindet. Dabei wird jedoch der Verbund zwischen dem Füllmaterial und der diese aufnehmenden Matrix nicht aufgehoben, sondern lediglich die örtliche Anordnung innerhalb dieser aufgrund der Möglichkeit der Ausfüllung der im unbelasteten Zustand vom Matrix- und Füllmaterial freien Volumina geändert.
Das Füllmaterial ist inhomogen in der Matrix verteilt. Vorzugsweise liegt das Füllmaterial als Partikel oder längliches Gebilde, insbesondere Formkörper, vor. Die geometrische Ausgestaltung und Dimensionierung des Füllmaterials, insbesondere der Partikel- beziehungsweise Formkörper, ist dabei frei wählbar. Vorzugsweise werden jedoch Geometrien gewählt, die unter Einwirkung des Druckes und Verformung nach Möglichkeit keine scharten Kanten bilden und ferner hinsichtlich der Dimensionierung derart gewählt sind, dass diese geeignet sind, noch eine entsprechende Rauhigkeit zu erzeugen. In einer besonders vorteilhaften Ausführung weisen dabei die einzelnen Partikel einen kreisrunden oder ellipsoiden Querschnitt auf. Andere Ausführungen sind denkbar.
Die Verteilung des Füllmaterials erfolgt derart, dass dieses geeignet ist, unter Einwirkung von Druck eine starre Füllmaterialstruktur innerhalb der Matrix zu erstellen, welche den Druck nicht kompensiert, sondern geeignet ist, die entsprechende Oberflächenrauhigkeit im Zusammenwirken mit dem das Füllmaterial umschließenden Matrixmaterial auszubilden.
Der Anteil an freiem Volumen kann entweder vollständig innerhalb des Füllmateriales oder der Matrix vorgesehen werden, vorzugsweise ist jedoch auch freies Volumen in Anteilen im Füllmaterial und der Matrix vorgesehen. Die Differenz zwischen den Anteilen an freien Volumen zwischen Matrixmaterial und Füllmaterial beträgt dabei vorzugsweise zumindest 5% bezogen auf den Gesamtanteil.
In einer vorteilhaften Ausführung wird dabei der Anteil an freiem Volumen in einem ersten Polymer, das heißt dem Polymermaterial der Matrix oder des Füllmateriales, gewählt, dass dieser ≤ 2% beträgt. Der zweite Anteil des Matrixmaterials oder Füllmaterials beträgt dann vorzugsweise ≥ 7%.
Vorzugsweise erfolgt die Verteilung freien Volumens nach Möglichkeit homogen über die Erstreckung der die Beschichtung bildenden Lage, das heißt sowohl in Längen- als auch in Breitenrichtung betrachtet, um somit in Einbaulage eine Funktion als Bespannung über die gesamte Funktionsbreite und Länge eine gleichmäßige Verteilung zu erhalten und eine gleichmäßige Rauhigkeit beziehungsweise einen gleichmäßigen Rauhigkeitsverlauf einstellen zu können. Wesentlich ist dabei, dass auch der Rauhigkeitsverlauf in Einbaulage betrachtet in Breitenrichtung, das heißt quer zur Längsrichtung der Bespannung, konstant gehalten wird.
Der Träger dient zur zumindest mittelbaren Abstützung der Lage aus polymerem Material, wobei zwischen diesem und der die Oberfläche bildenden Lage weitere Lagen, beispielsweise in Form von Flieslagen, vorgesehen werden können. Der Träger hat zumindest eine Tragfunktion und Stützfunktion. Dieser ist vorzugsweise durch eine geringe oder gar keine Kompressibilität charakterisiert, so dass beim Durchlaufen eines Pressspaltes sich aufgrund des einwirkenden Druckes die einzelnen polymeren Bestandteile von Füllmaterial und einbettendem Material, insbesondere Matrix, derart umverteilen, dass die Füllmaterialpartikel eine starre Struktur ausbilden, die aus der Oberfläche herausragt und somit die entsprechende Rauhigkeit bereitstellt.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
1a und 1b verdeutlichen anhand eines Ausschnittes aus einem Axialschnitt eine erfindungsgemäß ausgeführte Bespannung in zwei Funktionszuständen;
2 verdeutlicht eine besonders vorteilhafte Anwendung einer erfindungsgemäßen Bespannung in einer Pressenvorrichtung;
3 verdeutlicht einander gegenübergestellt das Oberflächenverhalten von Materialbahn und diese stützende Bespannung;
4 verdeutlicht beispielhaft eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Bespannung.
Die 1a und 1b verdeutlichen in schematisiert stark vereinfachter Darstellung in einem Ausschnitt aus einem Axialschnitt den Aufbau und die Funktionsweise einer erfindungsgemäß ausgebildeten Bespannung 1 in zwei Funktionszuständen. Bei der Bespannung 1 handelt es sich dabei um eine Prozessbespannung, welche in Verfahren zur Herstellung von Materialbahnen M und/oder Behandlung von Materialbahnen M und/oder Veredlung von Materialbahnen M zum Einsatz gelangt. Die Hauptfunktion einer derartigen Bespannung 1 besteht dabei im Wesentlichen in der Trag- und Stützfunktion der Materialbahn M und je nach Integration in den einzelnen Prozessstufen bei der Herstellung derartiger Materialbahnen M der Entwässerung der entstehenden Materialbahn M. Die Bespannung 1 umfasst einen Träger 2, welcher eine, die Materialbahn M kontaktierende und abstützende Beschichtung 3 als Lage 4 abstützt. Die von der Beschichtung 3 gebildete Lage 4, unter welcher eine flächige Struktur zu verstehen ist, die je nach Anordnung eben beziehungsweise planar ausgebildet ist und durch eine Erstreckung in Längen- und Breitenrichtung charakterisiert ist, die erheblich größer ist als die Erstreckung in Höhenrichtung, umfasst zumindest eine Matrix 5 aus zumindest einem Polymer und in die Matrix 5 eingebettetes Füllmaterial 6 aus zumindest einem weiteren zweiten Polymer. Das Füllmaterial 6 liegt dabei vorzugsweise in Form von inhomogen in der Matrix 5 verteilten Polymerpartikeln 7 vor. Matrix 5 und Füllmaterial 6 sind derart angeordnet und ausgebildet, dass diese geeignet sind, sich bei Druck dergestalt innerhalb der Lage 4 umzuverteilen, dass sich an der zur Materialbahn M gerichteten Oberfläche 8 der Lage 4 die Oberflächentopographie hin zu einer höheren Rauhigkeit verändert. Um diesen Effekt zu erzielen ist es erforderlich, dass die Packungsdichte des die Matrix 5 und/oder das Füllmaterial 6 bildenden Polymers kleiner als 100% beträgt, insbesondere sich innerhalb der die Lage 4 bildenden Beschichtung 3 von den Materialien der Matrix 5 und des Füllmaterials 6 freies Volumen V_FG befindet. Dabei setzt sich das vorhandene freie Volumen V_FG aus den von Polymer freien Volumenanteilen in der Matrix 5 und/oder dem Füllmaterial 6 zusammen. Das freie Volumen V_FG ergibt sich dabei als Summe aus einem ersten freien Volumenanteil V_F5 in der Matrix 5 und dem zweiten freien Volumenanteil V_F6 im Füllmaterial 6. Die Anteile an freien Volumen V_F5 und V_F6 innerhalb dieser können variieren. Das freie Volumen V_FG bezieht sich dabei auf das Gesamtvolumen der Lage 4. Der erste Anteil freien Volumens V_F5 entspricht dabei bezogen auf das Gesamtvolumen der Matrix 5 den innerhalb dieser vom Matrixmaterial freien Bereichen. Dies gilt in Analogie für das Füllmaterial 6. Freies Volumen V_FG kann auf unterschiedliche Art und Weise bereitgestellt werden. Im einfachsten Fall handelt es sich bei diesem um innerhalb der jeweiligen Bestandteile der Lage 4, insbesondere Matrix 5 und/oder Füllmaterial 6 vorhandene Hohlräume, welche mit einem kompressiblen Medium befüllt sind. Bei dem Medium kann es sich im einfachsten Fall um einen Gaseinschluss handeln, insbesondere Luft. Denkbar ist jedoch auch die Verwendung von Schaumstoff. Dieses ist dabei durch eine wesentlich höhere Elastizität und Kompressibilität als die Matrix 5 und das Füllmaterial 6 charakterisiert.
Die Matrix 5 und das Füllmaterial 6 beinhalten jeweils zumindest ein Polymer oder aber ein Polymergemisch. Erfindungsgemäß besteht damit die Beschichtung aus zumindest zwei Polymeren, die mit unterschiedlicher Dichte zueinander unter Ausbildung freier Volumenbereiche V_F5, V_F6 innerhalb der Lage 4 angeordnet sind, die unter Druckeinwirkung eine Umverteilung zur Ausbildung einer Oberfläche 8 mit höherer Rauhigkeit ermöglichen. Das Füllmaterial 6 liegt vorzugsweise in Form von polymeren Partikeln 7 vor, wobei diese in beliebiger Anordnung, das heißt inhomogen innerhalb der Matrix 5 verteilt angeordnet sind und durch beliebige geometrische Formen und/oder Dimensionierungen charakterisiert sein können. Vorzugsweise wird jedoch die Packungsdichte derart hoch gewählt, dass zumindest unter der Druckeinwirkung an der Oberfläche 8 der Bespannung 1 sich die einzelnen polymeren Partikel 7 berührend gegeneinander abstützen und somit einen relativ starren Verbund bilden.
Die Anteile an freien Volumen können dabei zwischen der Matrix 5 und dem Füllmaterial 6 variieren. Vorzugsweise ist bezogen auf das Gesamtvolumen der die Lage 4 bildenden Beschichtung 3 ein Volumenanteil V_FG von 5% oder größer vorgesehen. Dabei kann der Anteil des freien Volumens V_FG gemäß einer ersten Ausführung vom Füllmaterial 6 bereitgestellt werden oder aber gemäß einer zweiten Ausführung von der das Füllmaterial 6 umgebenden Matrix 5 oder gemäß einer dritten Ausführung einer Kombination aus beiden. Die Anteile freien Volumens V_F können dabei entsprechend variieren. Vorzugsweise wird das erste Polymer oder Polymergemisch der Matrix 5 mit einem freien Volumenanteil von ≤ 2% und das zweite Polymer oder Polymergemisch des Füllmaterials 6 mit einem freien Volumenanteil von ≥ 7% ausgebildet, wobei die Zuordnung der freien Volumenanteile V_F5, V_F6 auch vertauscht werden kann.
Für die Matrix 5 und das Füllmaterial 6 werden Materialien gewählt, die derart ausgeführt sind, geeignet zu sein, zumindest keine irreversible, vorzugsweise gar keine Reaktion der polymeren Partikel 7 in der Matrix 5 zuzulassen. Die verwendeten Polymere oder Polymergemisch, enthaltend zumindest zwei Polymere unterscheiden sich dabei zumindest hinsichtlich ihrer Eigenschaft Schmelztemperatur. Ferner unterscheiden sich die verwendeten Materialien vorzugsweise auch in ihrer Härte. Die Differenz beträgt zumindest 2 Shore A, vorzugsweise zumindest 10 Shore A.
Die 1a verdeutlicht dabei die Bespannung 1 in einem ersten Funktionszustand I, der dadurch charakterisiert ist, dass dieser frei von einer Druckeinwirkung auf die Oberfläche 8 der Bespannung ist. In diesem Fall zu erkennen ist die Oberfläche 8 und deren Topographie, welche im Wesentlichen sehr homogen ist, das heißt, die Oberfläche 8 ist durch eine geringe anfängliche Rauhigkeit Rz1 charakterisiert. Demgegenüber verdeutlicht die 1b die Bespannung 1 in einem zweiten Funktionszustand II, in welchem diese einem Druck an der Oberfläche 8 ausgesetzt wird, wie dieser beispielsweise beim Durchlaufen einer Pressenvorrichtung erzeugt wird. Daraus ersichtlich ist, dass eine Umverteilung zwischen den einzelnen Bestandteilen der die Beschichtung 3 bildenden Lage 4 erfolgt, insbesondere zwischen dem Füllmaterial 6 und der Matrix 5. Beispielhaft sind hier das freie Volumen V_F6 und V_F5 im Füllmaterial 6 und der Matrix 5 vorgesehen, so dass sich unter Einwirkung eines Druckimpulses an der Oberfläche 8 auf die Bespannung in mit zumindest einer Richtungskomponente senkrecht zur Ausrichtung der Lage 4 zu einer Abstützung der einzelnen das Füllmaterial 6 bildenden polymeren Partikel 7 gegeneinander führt. Diese bilden dadurch eine sehr starre Struktur, welche hinsichtlich ihrer Eigenschaften weniger elastisch als das diese einbettende Material in Form der Matrix 5 ausgeführt sind. Durch den die Lage 4 bildende Beschichtung 4 zumindest mittelbar abstützenden Träger 2, welcher eine Verstärkungsstruktur darstellt, deren Hauptfunktion in der Aufnahme einer Last besteht, kann die Lage 4 nicht ausweichen und der Druckimpuls wird durch die Lage 4 erwidert, indem dieser eine Umverteilung zwischen den die einzelne Matrix 5 und das Füllmaterial 6 bildenden Polymeren erzeugt. Dadurch ergibt sich im dargestellten Fall beispielhaft ein Heraustreten der aus den sich gegenseitig abstützenden Partikeln 7 von Füllmaterial 6 ergebenden starren Struktur an der Oberfläche 8, welche eine höhere Rauhigkeit Rz2 dieser erzeugt.
In gleicher Weise fungiert auch die Ausbildung freien komprimierbaren Volumens innerhalb des Einbettungsmaterials, das heißt der Matrix 5. Dies hat zur Folge, dass sich die Materialien mit geringerem freiem Volumenanteil in die Oberfläche 8 einprägen.
Nach Deaktivierung des Druckes auf die Oberfläche 8 der Bespannung 1, beispielsweise beim Hindurchführen durch einen Pressspalt nach Durchlaufen dessen, nimmt die Oberfläche 8 der Bespannung 1 wieder die in der 1a beschriebene Form aufgrund der reversiblen Kompressibilität dieser ein.
Die 1a und 1b verdeutlichen dabei beispielhaft anhand der zwei Funktionszustände I, II den Verdrängungsmechanismus, welcher der Ausführung der die Lage 4 bildenden Beschichtung 3 zugrunde liegt.
Die 2 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung ein Hauptanwendungsgebiet einer erfindungsgemäß gestalteten Bespannung 1 in einer Pressenvorrichtung 9, umfassend zumindest eine erste und eine zweite Presswalze 9.1, 9.2, die einen Pressspalt miteinander bilden. Durch diesen wird die zu behandelnde Materialbahn M gestützt durch zumindest eine erfindungsgemäß ausgestaltete Bespannung 1 geführt. Im Pressspalt 10 ergibt sich dabei eine Situation an der Bespannung 1 wie in 1b dargestellt mit erhöhter Rauhigkeit Rz2. Die Rauhigkeit liegt dabei im Bereich zwischen 10 und 100 Rz, vorzugsweise 15 bis 85 Rz. Diese prägt sich im Pressspalt 10 an der von der Oberfläche 8 gestützten Oberfläche 11 der Materialbahn M ein und erzeugt dort entsprechende Oberflächenrauhigkeiten.
Die sich nach Durchlaufen des Pressspaltes 10 ergebende Rauhigkeit, welche der anfänglichen Rauhigkeit Rz1 entspricht, liegt im Bereich zwischen 0 und 50 Rz.
Da nach Durchlaufen des Pressspaltes 10, das heißt Verringerung des Druckes auf die Oberfläche 8 diese wieder in ihren Ausgangszustand zurückgeht, wird aufgrund der Einprägung der Mikrorauhigkeit in die Materialbahn M innerhalb des Pressspaltes 10 die an dieser vorhandene Topographie nunmehr von einer glatteren Oberfläche als im Pressspalt 10 abgestützt, so dass sich die Kontaktfläche zwischen der Materialbahn M und der Oberfläche 8 nach Durchlaufen des Pressspaltes 10 reduziert. In der Folge davon ergibt sich ein verbessertes Ablöseverhalten der Materialbahn M. Durch die Glättung der Oberfläche 8 werden ferner keine Fasern eingelagert und die Reinigung wird erleichtert.
Die 3 verdeutlicht den Wirkungsmechanismus der Oberflächenveränderung wie in den 1a und 1b dargestellt beim Durchlaufen des Pressspaltes 10 gemäß 2. Dabei sind die zueinander gerichteten Oberflächen der Materialbahn M, welche mit 11 bezeichnet ist, und die Oberfläche 8 hinsichtlich ihrer Topographie verdeutlicht. Erkennbar ist dabei die Oberfläche 8 vor Einlaufen in den Pressspalt mit nahezu ebener Oberfläche, sich ändernder Rauhigkeit Rz innerhalb des Pressspaltes 10 und nach dem Durchlaufen des Pressspaltes 10, wobei diese Bereiche hier mit A bis C bezeichnet sind. An der Materialbahn M erkennbar ist, dass sich innerhalb des Pressspaltes 10 im Bereich B die Mikrorauhigkeit in diese einprägt und diese auch nach Durchlaufen des Pressspaltes 10 und Reduzierung des Druckes in C weiterhin vorliegt, wobei jedoch aufgrund der Rückstellung an der Materialbahn M tragenden Bespannung 1 diese nunmehr wieder eine nahezu glatte Oberfläche 8 aufweist.
Die 4 verdeutlicht beispielhaft eine Ausführung einer Bespannung 1 mit einer Dicke, welche im Bereich zwischen 1 bis 5 mm, vorzugsweise 1 bis 4 mm, ganz besonders bevorzugt 1–3,5 mm liegt. Diese umfasst den Träger 2 beispielhaft in Form eines Vlieses, Substrates, Geleges, Gewebes, Gewirkes oder Gestrickes, auf welchem die Lage 4 in Form der Beschichtung 3 aus einem ersten elastomeren Polymer in einer Matrix 5 mit einem freien Volumenanteil V_F5 von < 2% und einem zweiten elastomeren Polymer in Form des Füllmaterials 6 mit einem freien Volumenanteil V_F6 von ≥ 7% vorgesehen ist. Das erste Polymer umschließt dabei den Träger 2 komplett, während das zweite Polymer in Kombination mit dem ersten Polymer über dem Träger 2 angeordnet ist. Die Härte des ersten elastomeren Polymers liegt dabei bei ≥ 92 Shore A, des zweiten elastomeren Polymermaterials bei ≤ 90 Shore A.

1: Bespannung
2: Träger
3: Beschichtung
4: Lage
5: Matrix
6: Füllmaterial
7: polymere Partikel
8: Oberfläche
9: Pressenvorrichtung
9.1: Presswalze
9.2: Presswalze
10: Pressspalt
11: Oberfläche
V_FG: freies Gesamtvolumen
V_F5: freies Volumen in der Matrix
V_F6: freies Volumen im Füllmaterial
M: Materialbahn
A, B, C: Bereiche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0576115 B1 [0003]

Claims

Bespannung (1) für den Einsatz in Maschinen zur Herstellung und/oder Behandlung von Materialbahnen (M) mit zumindest einem Träger (2) zur zumindest mittelbaren Abstützung zumindest einer die Materialbahn (M) abstützende Oberfläche (8) bildenden Lage (4), umfassend eine polymere Beschichtung (3) mit einer Matrix (5) und in dieser eingebettetes Füllmaterial (6), dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Lage (4) im unbelasteten Zustand von den Materialien von Matrix (5) und Füllmaterial (6) freie Bereiche kompressiblen Volumens (V_FG) vorgesehen sind, welche unter Druckeinwirkung auf die Lage (4) eine Umverteilung zwischen Matrix (5) und Füllmaterial (6) unter Einstellung einer höheren Rauhigkeit der Oberfläche (8) ermöglichen.
Bespannung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix (5) und das Füllmaterial (6) zumindest jeweils aus einem oder mehreren elastomeren Polymeren bestehen.
Bespannung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Matrix (5) und das Füllmaterial (6) bildenden Polymere sich hinsichtlich zumindest einer der nachfolgend genannten Eigenschaften unterscheiden: – Schmelztemperatur – Härte und die Differenz zwischen der Härte der die Matrix (5) und das Füllmaterial (6) bildenden Materialien zumindest 2 Shore A, bevorzugt zumindest 10 Shore A beträgt.
Bespannung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix (5) und/oder das Füllmaterial (6) wenigstens eines der nachfolgenden Komponenten enthält: ein Einzelpolymer eines Polyesters, ein Copolymer eines Polyesters, ein Einzelpolymer eines Polyamides, ein Copolymer eine Polyamides, Polyurethan.
Bespannung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Volumen (V_FG) innerhalb der die Beschichtung (3) bildenden Lage (4) von mit einem mit kompressiblem Medium gefüllten Hohlräumen gebildet wird.
Bespannung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume mit Luft oder Schaumstoff gefüllt sind.
Bespannung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das innerhalb der Lage (4) vorgesehene freie Volumen (V_FG) zumindest 5%, bevorzugt zumindest 10% bezogen auf das Gesamtvolumen der die Beschichtung (3) bildenden Lage (4) beträgt.
Bespannung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das innerhalb der Lage (4) vorgesehene freie Volumen (V_FG) zumindest in Anteilen innerhalb der Matrix (5) angeordnet ist.
Bespannung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das innerhalb der Lage (4) vorgesehene freie Volumen (V_FG) zumindest in Anteilen innerhalb des Füllmaterials (6) angeordnet ist.
Bespannung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (6) in Form von Partikeln (7) vorliegt, die innerhalb der Matrix (5) inhomogen verteilt sind und deren Dichte derart gewählt ist, dass unter dem Einfluss eines Druckes eine Abstützung der einzelnen Partikel (7) untereinander unter Ausbildung einer starren Struktur gegeben ist.
Bespannung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Partikel (7) hinsichtlich ihrer geometrischen Form und/oder Dimensionierung unterschiedlich ausgebildet sind.
Bespannung (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Partikel (7) eine kreisrunde, ovale, polygonale Querschnittsform aufweisen.
Bespannung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) von einem Gewebe, Vlies, Gewirk, Gelege, Substrat oder einem Gestrick oder einer Kombination aus diesen gebildet wird.