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Die vorliegende Erfindung betrifft Bespannungen für Maschinen zur Papierherstellung und bezieht sich im Besonderen auf Bespannungen für Auflage und Transport einer Faserbahn in Papiermaschinen.
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Unter dem Oberbegriff Papier werden Papiere verschiedenster Sorten, Kartone und Pappen zusammengefasst. Die Herstellung von Papier beginnt in der Regel mit der Ausbildung einer Faserstoffbahn aus einer Faserstoffsuspension. In Papiermaschinen werden als Auflage für die Suspension und die noch nicht selbstragende Faserbahn Bespannungen verwendet. Die Bespannungen sind in der Regel als Endlosbänder ausgeführt, die über Walzen umgelenkt jeweils innerhalb einer bestimmten Sektion der Papiermaschine umlaufen. Zur Ausbildung der Faser- bzw. Faserstoffbahn wird eine auf eine Bespannung in der Formierpartie einer Papiermaschine aufgebrachte Faserstoffsuspension durch die Bespannung hindurch entwässert. Zur Entwässerung weist die in diesem Bereich im Allgemeinen als Formiersieb bezeichnete Bespannung Durchgänge auf, über die der Faserstoffsuspension bzw. der sich darauf ausbildenden Faserstoffbahn Wasser entzogen wird. In nachfolgenden Sektionen einer Papiermaschine werden Filze verwendet, die in der Regel auf einer mechanisch hoch belastbaren, wasserdurchlässigen Trägerbespannung aufgebracht sind. Auch in der Trockenpartie werden hochfeste wasserdurchlässige Bespannungen eingesetzt.
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Die in Papiermaschinen gegenwärtig eingesetzten Bespannungen bzw. Trägerbespannungen bestehen gegenwärtig überwiegend aus gewobenem Material. Gewobene Bespannungen weisen regelmäßige Strukturen mit sich wiederholendem Grundmuster auf. Üblicherweise sind gewobene Bespannungen aus mehreren Weblagen unterschiedlicher Fadenstärke und Fadenführung aufgebaut. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Webstruktur weisen die einzelnen Lagen solcher Bespannungen nicht nur voneinander abweichende Permeabilitäten für Wasser auf, sondern führen, da in den oberen Lagen ausgebildete Öffnungen bzw.
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Durchgänge regelmäßig von Garnen darunter liegender Weblagen verdeckt werden, auch lateral zu lokalen Variationen in der Permeabilität der gewobenen Bespannung (als obere Lage ist hierbei die papierseitige Lage der Bespannung zu verstehen, d. h. die Weblage, auf der die Faserstoffsuspension bzw. Faserstoffbahn gestützt wird). Eine lateral variierende Permeabilität resultiert in einer lateral variierenden Entwässerungsgeschwindigkeit der Faserstoffbahn, die wiederum zu sichtbaren Markierungen in der Papierbahn und damit zu einer schlechten Papierqualität führt, wobei die unterschiedlich entwässerten Bereiche aufgrund des sich regelmäßig wiederholenden Webmusters in einer regelmäßigen Anordnung vorliegen. Geringer entwässerte Bereiche einer Papierbahn können außerdem auch eine geringere Faserdichte aufweisen.
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Gewobene Bespannungen weisen eine geringe Biegesteifigkeit auf und neigen beim Umlauf in Papiermaschinen daher häufig zu Faltenbildung. Die Verwendung von Monofilamenten unterschiedlicher Materialien wie z. B. eine Kombination von Garnen aus Polyethylenterephthalat (PET) und Polyamid (PA) auf der, der papierseitigen Lage gegenüberliegenden, Laufseite einer Bespannung führt aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften dieser Materialien bezüglich Wasseraufnahme, Dehnung etc. ferner zu auf- bzw. abstehenden Seitenkanten.
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Viele Bespannungen können nicht als Endlosband gewoben werden. Zur Ausbildung eines Endlosbandes müssen die beiden Enden eines endlich langen Webbandes miteinander verbunden werden. Um zu Markierungen der Papierbahn führende Irregularitäten an der Verbindungsstelle zu vermeiden, erfolgt die Verbindung gegenwärtig über eine komplizierte Webnahtstruktur, die sich über einen größeren Bereich erstreckt. Die hierdurch bedingte aufwändige Herstellung gewobener Formiersiebe schlägt sich in entsprechend hohen Herstellungskosten nieder.
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Als Alternative zu gewobenen Bespannungen wurden Bespannungen vorgeschlagen, die aus nichtgewebten Materialbahnen hergestellt werden. In den Patentschriften
CA 1 230 511 und
US 4,541,895 wird beispielsweise eine Bespannung angegeben, die von einem Laminat aus mehreren Lagen nichtgewebter wasserundurchlässiger Materialien gebildet ist, in das Öffnungen zur Entwässerung eingebracht sind. Solche Folienlaminate in den für Papiermaschinen erforderlichen Dimensionen herzustellen ist jedoch mit einem hohen Aufwand verbunden. Außerdem sind solche Mehrschichtfolienlaminate relativ steif und neigen unter den beim Einsatz in der Formier- oder Trockensektion einer Papiermaschine vorherrschenden Bedingungen zum Delaminieren.
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In der Patentanmeldung US 2010/0230064 wird eine Bespannung zur Verwendung in Papiermaschinen angegeben, die aus einem wendelförmig gewickelten Polymerband hergestellt wird. Die Breite des Polymerbands ist wesentlich geringer als die Breite der daraus erstellten Bespannung, wobei die Längsrichtung des Polymerbands, abgesehen von der durch die Windungshöhe gegebenen Schräglage, mit der Laufrichtung der Bespannung übereinstimmt. Die sich einander gegenüberliegenden Seitenkanten benachbarter Windungsgänge des Polymerbands sind zur Ausbildung einer geschlossenen Lauffläche miteinander verschweißt.
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Bespannungen werden in Papiermaschinen sehr hohen Zugspannungen ausgesetzt, die zu einer Dehnung des Polymerbands führen. Um dem zu begegnen wird das zur Herstellung der Bespannung verwendete Polymerband üblicherweise verstreckt, wobei das Verstrecken je nach Anwendungsfall in eine, in eine andere, oder in beide Richtungen erfolgen kann. Üblicherweise sind die zur Herstellung einer Bespannung im oben beschriebenen Wickelverfahren verwendeten Polymerbänder zumindest in Längsrichtung verstreckt. An den Schweißnähten sind die durch das Verstrecken erzielte Polymerorientierung und Kristallinität gestört, wodurch die mechanische Stabilität der Bespannung an diesen Stellen geschwächt ist. Damit dies zu keiner Formänderung der Bespannung während des Umlaufs führt, muss die Schräglage der Schweißnaht bezüglich der Umlaufrichtung der Bespannung ausreichend gering sein, damit die Zugspannungen vollständig vom Polymerband aufgenommen werden und zu keiner Dehnung der Schweißnaht führen können. Hierfür muss das Polymerband im Verhältnis zu Länge und Breite der Bespannung ausreichend schmal sein, wodurch sich eine sehr lange Schweißnaht ergibt. Zum Erstellen der Schweißnaht muss entweder das vorgewickelte Polymerband unter dem Laserstrahl entlang, oder der Laserstrahl muss über das vorgewickelte Polymerband geführt werden. Beide Verfahren sind technisch sehr aufwändig und führen daher zu hohen Herstellungskosten.
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Es ist daher wünschenswert eine Bespannung für Papiermaschinen anzugeben, die von einem folienförmigen Endlossubstrat mit über der Fläche des Substrats gleichförmigen mechanischen Eigenschaften gebildet ist.
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Ausführungsformen solcher Bespannungen sind aus einem Endlosfoliensubstrat gefertigt, das nach einem wie nachfolgend angegebenen Verfahren hergestellt wird.
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Ausgangspunkt des Herstellungsverfahrens ist ein bandförmiges Foliensubstrat, das aus einem Polymer besteht. Das Polymer ist vorzugsweise nichtverstreckt oder nur in geringem Maße verstreckt. Das Foliensubstrat wird so gebogen, dass die beiden Stirnkanten des Foliensubstrats aneinander angrenzen. Anschließend werden die beiden aneinandergrenzenden Stirnkanten stoffschlüssig miteinander verbunden. Das so gebildete Endlosfoliensubstrat wird schließlich in einer Richtung verstreckt, die im Wesentlichen mit der Umlaufrichtung des Endlosfoliensubstrats übereinstimmt. Die stoffschlüssig verbundenen Stirnkanten sind vorzugsweise quer oder schräg zur Umlaufrichtung des Endlosfoliensubstrats angeordnet, wobei unter quer Winkel von etwa 90 Grad und unter schräg Winkel zwischen etwa 40 und 90 Grad zur Umlaufrichtung des Endlosfoliensubstrats zu verstehen sind. Ein schräger Nahtverlauf, d. h. ein schräger Verlauf der stoffschlüssig verbundenen Stirnkanten, weist z. B. beim Verstrecken den Vorteil auf, dass immer nur ein Teil der Naht der jeweiligen Verstreckbelastung ausgesetzt ist.
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Unter dem Begriff Foliensubstrat ist in dieser Schrift ein Körper zu verstehen, dessen Dicke wesentlich geringer als dessen lateralen Dimensionen sind.
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Weitere Ausführungsformen des Verfahrens umfassen ferner einen Schritt, bei dem die beiden Stirnkanten des Foliensubstrats vor dem stoffschlüssigen Verbinden mit einer zueinander komplementären Profilierung versehen werden. Bei bestimmten Ausgestaltungen des Verfahrens wird die Profilierung der Stirnkanten als Abschrägung, Stufenprofilierung, Stufenprofilierung mit abgeschrägten Stoßkanten, Nut-und-Federprofilierung oder Kombinationen hiervon ausgeführt.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die in dieser Schrift und den Ansprüchen zur Aufzählung von Merkmalen verwendeten Begriffe ”umfassen”, ”aufweisen”, ”beinhalten”, ”enthalten” und ”mit”, sowie und deren grammatikalischen Abwandlungen, generell eine nichtabschließende Aufzählung von Merkmalen, wie z. B. Verfahrensschritten, Einrichtungen, Bereichen, Größen und dergleichen bezeichnen, und in keiner Weise das Vorhandensein weiterer und anderer Merkmale oder Gruppierungen anderer oder zusätzlicher Merkmale ausschließen.
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Ausführungsformen des Verfahrens können zum stoffschlüssigen Verbinden der beiden Stirnkanten des Foliensubstrats ferner Schritte zum Verwenden von Licht mit einer Wellenlänge aufweisen, das von dem Foliensubstrat nicht absorbiert wird, und Schritte zum Beschichten von wenigstens einer der beiden Stirnkanten mit einem Absorbermaterial, das Licht der verwendeten Wellenlänge absorbiert.
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Bei Ausführungsformen des Verfahrens wird die zum Verstrecken des Endlosfoliensubstrats aufgewandte Streckkraft während eines Umlaufs des Endlosfoliensubstrats konstant gehalten, wobei die Länge eines Umlaufs größer als die Umfangslänge des Endlosfoliensubstrats sein kann. Vorzugsweise erfolgt die Verstreckung bei Ausgestaltungen dieser Ausführungsform des Verfahrens in einem Umlauf.
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Weitere Ausführungsformen des Verfahrens weisen einen Schritt zum Thermofixieren des verstreckten Endlosfoliensubstrats auf.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele, den Ansprüchen und den Figuren. Bei der nachfolgenden Erläuterung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung wird auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen, von denen
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1 eine als Endlosband ausgeführte Bespannung in einer schematischen Darstellung zeigt,
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2 eine Schweißnahtverbindung gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht,
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3 eine Schweißnahtverbindung gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht,
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4 eine Schweißnahtverbindung gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht,
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5 eine Schweißnahtverbindung gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulicht, und
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6 eine Vorrichtung zum Verstrecken eines Endlosbands in einer schematischen Illustration zeigt.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen der beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern durch den Umfang der beiliegenden Patentansprüche bestimmt ist. Insbesondere können die einzelnen Merkmale bei erfindungsgemäßen Ausführungsformen in anderer Anzahl und Kombination als bei den untenstehend angeführten Beispielen verwirklicht sein. In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für funktionell gleichwertige Charakteristiken unabhängig von speziellen Ausführungsformen verwendet.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer als Endlosband ausgeführten Bespannung 10. Die Bespannung besteht aus einem bandförmigen Foliensubstrat 1 das seitlich von zwei Seitenkanten 2 und 3 begrenzt ist, von denen jede einer geschlossenen Line folgt und somit kein Ende aufweist. Entsprechend ist auch das Band in sich geschlossen als sogenanntes Endlosfoliensubstrat ausgeführt. Die Seitenkanten sind in der dargestellten Ausführungsform in Umlauf- bzw. Umfangsrichtung LR der Bespannung 10 ausgerichtet. Außer durch die beiden Seitenkanten 2 und 3 ist das Band 1 durch zwei einander gegenüber angeordnete Oberflächen 5 und 6 begrenzt. Die sich in der Darstellung selbst zugewandte Laufseite 6 des Bandes bildet die innere Oberfläche der Bespannung und wird in der Regel zur Übertragung von Kräften für einen Umlauf des Bandes verwendet. Die dieser gegenüberliegende papierseitige, in 1 nach außen weisende, Oberfläche 5 dient üblicherweise als Auflage für die Faserstoffsuspension bzw. Faserstoffbahn. Bei Verwendung der Bespannung als Trägerbespannungen dient die äußere Oberfläche dem Aufbringen weiterer Bespannungskomponenten.
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Die durch die Breitenausdehnung des Bandes 1 gegebene Richtung QR wird im Folgenden als Querrichtung bezeichnet und stimmt beim Einsatz der Bespannung in einer Papiermaschine mit der Maschinenquerrichtung überein. Der Umlauf der Bespannung 10 erfolgt quer hierzu in die auch als Längs- oder Laufrichtung bezeichnete Richtung LR, deren räumlicher Verlauf in 1 für die darin skizzierte Bespannung veranschaulicht ist.
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Zur Ausbildung einer porösen Bespannung 10, z. B. für die Verwendung als Formier- oder Trockensieb, kann das Band 1 eine Vielzahl von in 1 nicht dargestellten Löchern aufweisen. Jedes der Löcher bildet einen Durchgang von der äußeren Oberfläche 5 des bandförmigen Endlosfoliensubstrats 1 zu dessen innerer Oberfläche 6 aus. Diese Löcher werden auch als Poren bezeichnet und dienen je nach Lage in der Papiermaschine zur Blattbildung durch Entwässerung eines bei der Herstellung von Papier auf der Bespannung aufliegenden Faserstoffmaterials oder zur weiteren Entwässerung der Faserstoffbahn.
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Zur Herstellung einer, aus einem polymeren folienförmigen Endlosband 1 gebildeten, mechanisch stabilen Bespannung wird vorteilhaft ein durch Extrudieren oder Gießen hergestelltes bandförmiges flächiges Substrat aus thermoplastischem Kunststoff wie beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyphenylensulfid (PPS), Polyetheretherketone (PEEK), Polyamid (PA) und Polyolefinen verwendet. Diese Materialien sind in Form von Platten oder als Rollenware bekannt und im Handel erhältlich. Da die Dicke des flächigen Substrats wesentlich geringer als dessen laterale Dimensionen ist, wird es in dieser Schrift auch als Foliensubstrat bzw. folienförmiges Substrat bezeichnet. Die als bandförmig bezeichnete Charakteristik des Substrats bezieht sich dabei auf dessen Ausführung mit begrenzter Breite und in der Regel davon unabhängiger Länge.
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Die zur Ausbildung erfindungsgemäßer Bespannungen verwendeten Foliensubstrate sind vorzugsweise nicht verstreckt. Da bei geringen Verstreckfaktoren noch keine signifikante Änderung Polymerstruktur vorliegt, können statt unverstreckten Foliensubstraten auch leichtverstreckte Foliensubstrate verwendet werden. Zur Herstellung der Bespannung 10 werden die beiden quer oder schräg zur Laufrichtung der Bespannung angeordneten Kanten, die sogenannten Stirnkanten bzw. Enden des Foliensubstrats stoffschlüssig miteinander verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung erfolgt vorzugsweise durch Verschweißen der beiden Stirnkanten, wobei Schweißverfahren wie Ultraschallschweißen, thermisches Schweißen oder Transmissionsschweißen bevorzugt werden. Beim Verschweißen entstehende Unebenheiten wie z. B. Grate oder Schmelzränder werden nach dem Verschweißen eingeebnet, um eine homogene Bandoberfläche zu erhalten. Das Einebenen erfolgt durch Schleifen oder Glätten, z. B. mit Ultraschall oder durch mechanisches Abtragen der Überstände, beispielsweise mit spanenden Fertigunsverfahren wie z. B. Fräsen oder Schleifen. Die Stirnkanten des Foliensubstrats werden vorzugsweise auf Stoß angeordnet und dann verschweißt, wobei die Stirnkanten zueinander komplementäre Profile aufweisen können, um größere Verbindungsflächen zu schaffen und eventuell eine bessere Justierung der Kanten aneinander zu ermöglichen. Alternativ können die Foliensubstratenden auch überlappend verschweißt und anschließend eingeebnet werden.
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Weist das Foliensubstratmaterial keine ausreichende Absorption der zum Schweißen verwendeten Energieform auf, so kann, wie in den in den 2, 3, 4 und 5 dargestellten Beispielen veranschaulicht ist, auf eine oder (wie nicht dargestellt) auf beide der miteinander zu verbindenden Grenzschichten der Foliensubstratenden ein Absorbermaterial aufgebracht werden. Bei Verwendung eines Transmissionsschweißverfahrens im NIR-Bereich (NIR: Nahes Infrarot) wird Licht mit Wellenlängen aus dem Bereich von etwa 700 bis 1400 nm und ausreichender Intensität auf die Absorberschicht 9 gerichtet. Da der Energieeintrag in das für die verwendeten Wellenlängen transparente Substratmaterial selbst äußerst gering ist, wird so eine gezielte Wärmeeinleitung in die an die Absorberschicht angrenzenden Oberflächen erzielt. In der Folge werden nur die Grenzflächen der beiden aneinanderstoßenden Stirnkanten des Foliensubstrats aufgeschmolzen, so dass sie durch gleichzeitiges Aneinanderdrücken formstabil miteinander verbunden werden können. Der hierzu erforderliche Andruck kann beispielsweise mithilfe einer für die verwendeten Lichtwellenlängen transparenten bzw. durchsichtigen Rolle aufgebracht werden, die über die zu verschweißende Nahtstelle geführt und von dem zum Schweißen verwendeten Licht durchstrahlt wird. Als Lichtquellen für das Transmissionsschweißen eignen sich NIR-Strahler und insbesondere Laser wie beispielsweise Diodenlaser mit Emissionswellenlängen im Bereich von 808 bis 980 nm und Nd:YAG-Laser mit einer Emissionswellenlänge von 1064 nm.
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Alternativ können auch absorberfreie Schweißverfahren, beispielsweise Laserschweißverfahren mit Wellenlängen im Bereich von etwa 1700 bis 2000 nm verwendet werden, wobei der Laserstrahl vorzugsweise auf die zu verschweißenden Stirnkanten fokussiert wird. Eine weitere Alternative bietet die Verwendung eines zweiten Lasers oder einer zusätzlichen intensiven Lichtquelle, deren Wellenlänge von dem Bahnmaterial gut absorbiert wird und das Foliensubstratmaterial im Bereich der Stirnkanten vorheizt, wodurch der gleichzeitig oder nachfolgend einstrahlte Schweißlaser besser absorbiert und somit wirksam eingesetzt werden kann.
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Eine Vergrößerung des Verbindungsbereichs und eine passgenaue Verschweißung kann durch Anschrägen oder anders geformte Profilierung der Stoßkanten erzielt werden. Beispiele für entsprechend bearbeitete Foliensubstratkanten sind in den 2, 3, 4 und 5 jeweils im ungefügten (links) und gefügten (rechts) Zustand veranschaulicht. 2 zeigt die beiden einander gegenüber angeordneten Enden eines Foliensubstrats 1 in einer Seitenansicht. Die eventuell auf eine der Stirnkanten aufgebrachte Absorberschicht 9 ist in den 2, 3, 4 und 5 schraffiert dargestellt. Abweichend von den Darstellungen können auch beide Stirnkanten mit einer Absorberschicht 9 versehen sein. Nach dem Verschweißen sind die beiden Stirnseiten an der Fügefläche 11 miteinander verbunden.
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Im Unterschied zur abgeschrägten Ausführung nach 2 weisen die beiden Bandenden bzw. Stirnkanten des in 3 veranschaulichten Beispiels eine zueinander komplementäre Stufenprofilierung auf. Auch hier kann wieder eine Absorberschicht 9 zum besseren Verbinden der Enden an der Fügefläche verwendet werden. Ein weiteres Beispiel einer Fügekantenprofilierung zeigt die 4. Bei dieser Ausführungsform werden die zu verbindenden Kanten des Foliensubstrats 1 in Form eines komplementär gestalteten Nut- und Federprofils vorbearbeitet, wobei Nut und Feder vorzugsweise wie gezeigt mit einer leichten Verjüngung ausgeführt werden um ein leichtes Ineinanderschieben der Stirnkanten zu ermöglichen. Diese Profilform zeichnet sich insbesondere durch eine große Sicherheit gegenüber ungewolltem vertikalen Versatz der beiden Bandenden beim Verbinden aus. Wie zuvor kann auch hier eine Absorptionsschicht 9 auf eine oder auf beide Stirnkanten des Foliensubstrats aufgebracht werden, um das Verbinden der Foliensubstratenden durch Schweißen zu erleichtern. 5 illustriert eine durch abgeschrägte Stoßkanten gekennzeichnete Abwandlung der in 3 dargestellten komplementären Stufenprofile.
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Die Erfinder haben herausgefunden, dass die Polymerstruktur der Schweißnaht eines gegossenen oder extrudierten thermoplastischen Foliensubstrats weitgehend der des unbehandelten Foliensubstrats ähnelt. Dadurch weist die Schweißnaht in etwa gleiche Eigenschaften wie der Rest des Foliensubstrats auf. Dies wurde durch Versuche bestätigt, bei denen die stoffschlüssigen ”Nähte” den nachfolgend beschriebenen Verstreckungsprozess problemlos durchlaufen, d. h. keine von der Dehnung des übrigen Foliensubstrats signifikant abweichende Dehnung zeigen.
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Nach dem Herstellen des Endlosfoliensubstrats wird dieses zu einem Endlosband 1 verstreckt. Die Verstreckung erfolgt bevorzugt unidirektional in Längsrichtung LR des Endlosfoliensubstrats, d. h. in dessen Laufrichtung, alternativ bidirektional in Längs- und Querichtung QR. Die zum Verstreckung verwendete Vorrichtung weist wenigstens eine Aufheizzone und zumindest ein Walzenstreckwerk auf. Das Aufheizen des jeweils in der Aufheizzone angeordneten Bereichs des Endlosfoliensubstrats erfolgt beispielsweise mittels Heißluft oder Infrarotstrahlern. Um eine ausreichend hohe Festigkeit des Endlosbands 1 zu erreichen, wird die Folie beim Verstrecken in Laufrichtung LR mithilfe des einen oder der mehreren Walzenstreckwerke um einen Faktor im Bereich von etwa 2 bis 10, vorzugsweise um einen Faktor im Bereich von 3 bis 6 gestreckt. Das Band wird dadurch nicht nur länger, sondern auch dünner. Um verstreckte Bänder mit einer definierten Solllänge zu erhalten, muss die Ausgangslänge des Endlosfoliensubstrats um den Streckfaktor geringer ausfallen: LF = LEB/SFLR; (1) worin LF die Ausgangslänge des Endlosfoliensubstrats (in Laufrichtung bzw. Verstreckrichtung) und LEB die Länge des Endlosbands 1 nach dem Verstrecken des Endlosfoliensubstrats um den Verstreckfaktor SFLR in Längsrichtung LR angibt. Der Verstreckfaktor SF wird dabei so gewählt, dass beim bestimmungsgemäßen Einsatz der Bespannung in einer Papiermaschine keine signifikante Längung der Bespannung auftritt. Eine eventuelle Verstreckung in Querrichtung QR wird anschließend mit einem Streckfaktor SFQR von vorzugsweise aus dem Bereich von 2 bis 3 durchgeführt.
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6 illustriert eine mögliche Ausführungsform für eine Vorrichtung 20 zum Verstrecken eines wie oben bezeichneten Endlosfoliensubstrats 1. Die Verstreckvorrichtung weist ein Reckwerk 21 und eine aus der ortsfesten Walze 22 und der verschiebbaren Walze 23 gebildete Einrichtung zum Kompensieren der Bandlängung während des Verstreckvorgangs auf. Die Verschiebung kann mittels Lagerung der Spannwalze 23 an einem Kragträger realisiert werden. Die Verschieberichtung der Spannwalze 23 ist durch den Doppelpfeil veranschaulicht; sie kann linear sein, aber auch einer Schwenkkurve folgen. Das eigentliche Verstrecken eines Endlosfoliensubstrats 1 findet im Reckwerk 21 statt, in dem das Endlosfoliensubstrats 1 über mehrere Streckwalzen, z. B. fünf Streckwalzen W1 bis W5 geführt wird. Im Bereich der Streckwalzen ist das Reckwerk beheizt. Die Rotationsgeschwindigkeiten von zumindest zwei bezüglich der Führung des Endlosfoliensubstrats aufeinanderfolgenden Streckwalzen ist hierfür unterschiedlich, wobei die Rotationsgeschwindigkeit der in Laufrichtung des Endlosbands nachfolgenden Streckwalze höher als die dieser vorangehenden ist. Bei der in 6 vorgestellten Vorrichtung 20 kann die Streckung in zwei Abschnitten, beispielsweise zwischen den Streckwalzen W2 und W3 sowie W4 und W5 erfolgen. In diesem Fall gilt für die Rotationsgeschwindigkeiten v(Wx) der Streckwalzen bei der mit Pfeilen angedeuteten Laufrichtung des Endlosfoliensubstrats 1: v(W2) < v(W3) und v(W4) < v(W5). Selbstverständlich können auch mehrere Verstreckungsabschnitte definiert werden, beispielsweise mittels v(W1) < v(W2) < v(W3) < v(W4) < v(W5). Die Walzen 24 und 26 dienen lediglich der Umlenkung des Endlosfoliensubstrats von der Einrichtung zum Kompensieren der Bandlängung zu den Streckwalzen.
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Beim Verstrecken wird an einer beliebigen Stelle des Endlosfoliensubstrats begonnen. Das Verstrecken erfolgt vorzugsweise in einem oder mehreren Verstreckungsschritten während eines Umlaufs des Endlosfoliensubstrats. In diesem Fall darf der Verstreckvorgang nicht vor der Stelle beendet werden, an der er begonnen hat, so dass keine nicht verstreckten Bereiche übrigbleiben. Die Streckkraft für jedes Streckwalzenpaar wird während eines Umlaufs konstant gehalten. Da ein bereits verstreckter Bereich keine merkbare Veränderung erfährt, wenn er unter unveränderten Verstreckbedingungen das Streckwerk noch einmal durchfährt, kann zum Verstrecken eine Umlauflänge gewählt werden, die länger als der Umfang des Endlosfoliensubstrats ist. Die Verstreckung kann auch in mehreren Umläufen vorgenommen werden, dann ist die Streckkraft jedoch von einem Umlauf zum nächsten zu erhöhen. Ob die Verstreckung in einem oder mehreren Umläufen vorgenommen wird, hängt von den damit erzielten mechanischen Eigenschaften des verstreckten Foliensubstrats ab. In der Regel wird bei Verwendung von Polyethylenterephthalat als Material für das Endlosfoliensubstrat eine Verstreckung über im Wesentlichen einen Umlauf bevorzugt.
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Zur Herstellung einer porösen Bespannung 10 werden bei Ausführungsformen Störstellen enthaltende Foliensubstrate verwendet. Zur Ausbildung der Störstellen können bei der Extrusion der Foliensubstrate beispielsweise Calciumcarbonatpartikel mit einextrudiert werden. Die an diesen Störstellen während des Verstreckens der Foliensubstrate auftretenden Spannungen führen zu einem Aufreißen des Polymermaterials in der Umgebung der Störstellen, wodurch kleine, die Bespannung 10 durchsetzende, Öffnungen gebildet werden. Über Anteil und/oder Größe der Partikel kann die Porosität der Bespannung 10 gesteuert werden.
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Damit die verstreckte Bespannung 10 während des bestimmungsgemäßen Einsatzes in der Papiermaschine nicht einläuft, worunter eine Verkürzung von Umlauflänge und eventuell Breite der Bespannung 10 durch thermische Einwirkung zu verstehen ist, wird die Bespannung im Anschluss an das Verstrecken thermofixiert. Zum Thermofixieren wird das verstreckte Endlosfoliensubstrat einer abschließenden Wärmebehandlung unterzogen, die bevorzugt unter Verwendung der Aufheizzone der Verstreckvorrichtung bei gleichzeitigem Konstanthalten der Bandlänge des Foliensubstrats erfolgt. Das verstreckte Endlosfoliensubstrat läuft bevorzugt solange mit konstanter Geschwindigkeit in der Verstreckvorrichtung um, bis deren Heizzone die zum Thermofixieren erforderliche Zieltemperatur erreicht hat. Nach einem Umlauf bei Zieltemperatur wird die Temperatur der Heizzone z. B. durch Abschalten der Heizung reduziert. Das Endlosfoliensubstrat wird darüber hinaus noch solange in Umlauf gehalten, bis es abgekühlt ist. Die zum Thermofixieren erforderliche Temperatur liegt zwischen dem Glaspunkt und der Erweichungstemperatur des jeweiligen Materials. Bei Polyethylenterephthalat werden Temperaturen aus dem Bereich von 150 bis 220°C bevorzugt.
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Die Breite der verstreckten Endlosbänder 1 liegt bevorzugt im Bereich von etwa 1 bis 10 Metern. Ist die Breite eines nach einem obigen Verfahren verstreckten Endlosfoliensubstrats geringer als die Breite des herzustellenden Endlosbands, so können zwei oder mehrere verstreckte Endlosfoliensubstrate gleicher Länge und gleichen Verstreckungsgrads in Querrichtung nebeneinander angeordnet und in Laufrichtung miteinander verschweißt werden. Zum Verschweißen kann ein wie oben beschriebenes Transmissionsschweißverfahren eingesetzt werden, wobei die miteinander zu verschweißenden Seitenkanten der Endlosfoliensubstrate komplementär zueinander profiliert sein können, beispielsweise unter Verwendung einer der in den 2 bis 5 dargestellten Profilformen. Bevorzugte Ausführungsformen einer mit einem wie oben beschriebenen Verfahren hergestellten Bespannung weisen eine Dicke im Bereich von etwa 150 bis 800 μm auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CA 1230511 [0007]
- US 4541895 [0007]
