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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung einer Papiermaschinenbespannung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und einer derartigen Papiermaschinenbespannung nach dem Oberbegriff von Anspruch 6.
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Es ist gängige Praxis, Papiermaschinenbespannungen für unterschiedliche Positionen in einer Papiermaschine mit einem Muster aus einem Polymermaterial zu versehen, um in einer Papierbahn eine Struktur zu erzeugen. Dies wird insbesondere im Bereich der Hygienepapiere zur Erzeugung einer sowohl dekorativen als auch die Eigenschaften des Papiers beeinflussenden Struktur angewandt.
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Eine derartige Papiermaschinenbespannung geht beispielsweise aus der
US7005043 BB bekannt, worin ein Verfahren zum Aufbringen eines Polymermaterials auf eine Papiermaschinenbespannung beschrieben ist. Das Material wird dabei in Form von einzelnen Tröpfchen auf das Substrat aufgebracht.
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Die Anforderungen an die Muster werden zunehmend strenger, beispielsweise soll häufig eine scharfe, klare Struktur erzeugt werden, die sich tief in die Papierbahn einprägt. Dies erfordert einen Polymerauftrag, der sich in einer gewissen Mindesthöhe über dem Substrat erhebt, was jedoch zu Instabilitäten der Musterfiguren führt. Entsprechend sind der Lebensdauer der Musterfiguren häufig Grenzen gesetzt, da die auf den Polymerauftrag wirkenden Druck- und Scherkräfte zu einer Ablösung des Polymers vom Grundsubstrat führen. Dies ist insbesondere n den Randbereichen von Papiermaschinenbespannungen zu beobachten, da dort der Verschließ aufgrund des oszillierenden Papierbahnrandes besonders hoch ist.
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Es ist entsprechend Aufgabe der Erfindung, die Anhaftung des Polymers am Grundsubstrat einer Papiermaschinenbespannung zu verbessern, ohne dass aufwendige zusätzliche Verfahrensschritte notwendig sind.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 und hinsichtlich der Papiermaschinenbespannung durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 6 jeweils in Kombination mit den gattungsbildenden Merkmalen gelöst.
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Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das Material des Grundsubstrats einer Papiermaschinenbespannung zumindest bereichsweise einer Aktivierung unterzogen wird, bevor zumindest bereichsweise auf die aktivierten Bereiche ein Polymermaterial aufgetragen wird.
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Dadurch wird die adhäsive bzw. formschlüssige mechanische Anhaftung des Polymermaterials um eine stoffschlüssige chemische Komponente ergänzt, so dass die Anhaftung zwischen Grundsubstrat und Polymer verbessert wird.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten und Aspekte der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass durch die Aktivierungseinheit ein Plasma auf die Papiermaschinenbespannung unter Absenkung der Oberflächenspannung einwirkt. Dadurch wird die Oberfläche leichter beschichtbar.
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Vorteilhafterweise kann das Plasma als Niederdruck- oder Atmosphärendruckplasma zur Verfügung gestellt werden. Die hierzu benötigte Technologie ist bekannt und einfach für die Anwendung adaptierbar.
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Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Aktivierung der Papiermaschinenbespannung vollflächig erfolgt. Dies ist insbesondere bei Pressfilzen für die Einstellbarkeit der Rückstellungskräfte im Filz von Vorteil.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Aktivierung der Papiermaschinenbespannung nur bereichsweise in Randzonen erfolgt. Dies ist insbesondere von Bedeutung, da hier der Papierbahnrand verläuft und diese Bereiche somit hoch belastet sind. Die Behandlung stellt somit eine einfache und effektive Maßnahme zur Verlängerung der Standzeit der Beschichtung dar.
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Eine vorteilhafte Bespannung kann ein Grundsubstrat in Form eines Flächengebildes als Gewebe oder Gelege aus einander kreuzenden Filamenten, als aufspiralisierte Fadenschar in Kombination mit einem Gelege, Gewirke, Gestricke oder einer perforierten Folie, als laminierte Struktur mit mehreren perforierten Folien oder als Spiralstruktur aus Kunststoffspiralen, die durch Steckdrähte miteinander verbunden sind, ausgebildet sein.
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Das die Grundstruktur bildende Flächengebilde kann aus Mono- oder Multifilamenten aus Polyoxymethylen (POM), Polyphenylensulfid (PPS), Polyester (PET) oder Polyamid (PA) bestehen.
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Das Polymermaterial kann vorteilhafterweise zumindest einen der folgenden Bestandteile enthalten: Silikon, Polyurethan, Polyharnstoffe, niedermolekulare Oligomere. Die genannten Materialien weisen hervorragende Eigenschaften in bezug auf die Bildung von polymeren Musterfiguren auf Papiermaschinenbespannungen auf, sind gut verarbeitbar und günstig.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur ohne Einschränkung der Allgemeinheit beispielhaft näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine stark schematisierte seitliche Darstellung der Herstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Papiermaschinenbespannung.
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In 1 ist eine stark schematisierte seitliche Darstellung einer Bespannung 1, insbesondere einer Papiermaschinenbespannung 1 zur Verwendung in einer Maschine zur Erzeugung einer Faserstoffbahn wie einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn gezeigt, auf welche ein Polymermaterial 2 aus einer Extrusionsdüse 3 aufgetragen wird. Bevor das Polymermaterial 2 auf der Oberfläche der Papiermaschinenbespannung 1 abgelegt wird, wird mittels einer Aktivierungseinheit 4 das Material der Papiermaschinenbespannung 1 vorbehandelt, damit das Polymermaterial 2 besser an der Papiermaschinenbespannung 1 haftet. Die Papiermaschinenbespannung 1 wird dabei in Pfeilrichtung durch die nicht weiter dargestellte Anlage, in welcher das Polymermaterial 2 aufgetragen wird, bewegt. Die Anlage kann beispielsweise in Form eines Stretchers ausgeführt sein, in welchem zwei Walzen beweglich zueinander angeordnet sind, zwischen welchen die Papiermaschinenbespannung aufgespannt wird. Die Anlage kann dann eine Auftragseinheit wie beispielsweise ein auf der Papiermaschinenbespannung 1 abrollendes Rotationssieb umfassen, dem das Polymermaterial 2 zugeführt wird. Die Auftragseinheit kann auch in Form einer Extrusionseinheit ausgeführt sein, welche eine oder mehrere der in 1 schematisch dargestellten Extrusionsdüsen 3 umfassen kann.
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Typische Materialien für die Grundsubstrate von Papiermaschinenbespannungen 1 sind Monofilamente aus Polyoxymethylen (POM), Polyphenylensulfid (PPS), Polyester (PET) oder Polyamid (PA). Diese finden beispielsweise als Formiersiebe in der Formiersektion einer Papiermaschine Verwendung. Bei Filzen, welche in der Pressenpartie zur Anwendung kommen, ist das verwendete Material der Grundsubstrate größtenteils Polyamid (PA), wobei das Grundsubstrat hier oft mit weiteren Komponenten wie Folien und/oder Stapelfaserlagen kombiniert wird.
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Die Grundsubstrate für die Papiermaschinenbespannungen 1 können als Flächengebilde in einer Vielzahl von Ausführungsformen vorliegen, etwa als Gewebe oder Gelege aus einander kreuzenden Mono- oder auch Multifilamenten, als aufspiralisierte Fadenschar in Kombination mit einem Gelege, Gewirke, Gestricke oder einer perforierten Folie, als laminierte Struktur mit mehreren perforierten Folien oder als Spiralstruktur aus Kunststoffspiralen, die durch Steckdrähte miteinander verbunden sind.
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Verwendbare Polymere umfassen gewöhnlich zumindest einen der folgenden Bestandteile: Silikon, Polyurethan, Polyharnstoffe, niedermolekulare Oligomere.
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Das aufgetragene Polymermaterial 2 haftet relativ schlecht auf den typischen Materialien der Papiermaschinenbespannungen 1. Eine reine Adhäsion – also die Klebewirkung – zwischen Monofilament und Polymermaterial 2 ist normalerweise durch die starken Kräfte, die auf die Papiermaschinenbespannungen 1 ausgeübt werden, nicht ausreichend und führt zum Verlust des aufgetragenen Polymermaterials 2. Im Bereich Formiersiebe wird deshalb gewöhnlich darauf geachtet, dass die Poren im Grundsubstrat vom applizierten Polymermaterial 2 durchflossen und die Monofilamente formschlüssig umflossen werden, um eine zuverlässige Anhaftung zu erreichen.
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Oft ist ein zu tiefes Eindringen des Polymermaterials 2 in das Grundsubstrat jedoch entweder nicht möglich oder nicht erwünscht, so dass die Anhaftung auf anderem Wege verbessert werden muss. Beispielsweise ist ein zu großzügiger Auftrag von Polymermaterial 2 nicht wünschenswert, da die Durchlässigkeit der Papiermaschinenbespannung 1 für Flüssigkeiten und Gase dadurch zu stark herabgesetzt wird, was die Entwässerung der Papierbahn in einer Papiermaschine erschwert und die Restfeuchte nach jeder Sektion in unzulässige Bereiche rückt. In der Folge ist beispielsweise ein höherer Energieaufwand zu verzeichnen, um mit der Restfeuchte wieder in den gewünschten Bereich zu gelangen.
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Eine verbesserte Anhaftung bei geringerem Polymerverbrauch und Erhalt der gewünschten Permeabilität wird erfindungsgemäß mittels Plasma-Aktivierung erzielt.
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Hierbei wird die Papiermaschinenbespannung 1 in einem ersten Behandlungsschritt einer Oberflächenaktivierung durch eine Aktivierungseinheit 4 unterzogen, bevor direkt in Anschluss an die Oberflächenaktivierung der Auftrag des Polymermaterials 2 erfolgt. Das aufgetragene Polymermaterial 2 haftet an dem oberflächenaktivierten Grundsubstrat der Papiermaschinenbespannung 1 besser an, wie weiter unten näher erläutert wird. Ein weiterer Aspekt dieses Behandlungsschrittes ist die Reinigungswirkung des Plasmas auf die Papiermaschinenbespannung 1. Die Mono- oder Multifilamente des Grundsubstrats sind vielfach mit einer Appretur oder Avivage versehen, die die Weiterverarbeitung der Filamente nach ihrer Herstellung zu verbessern. Dies sind vielfach Seifen, Öle oder Fette, welche entsprechend die Oberfläche der Filamente noch schlechter beschichtbar machen. Die Plasmabehandlung entfernt diese Hilfsstoffe sehr effektiv.
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Die Aktivierung erfolgt in an sich bekannter Weise durch ein Niederdruckplasma oder Atmosphärendruckplasma. In 1 ist das Plasma 5 auf die Papiermaschinenbespannung 1 örtlich und zeitlich direkt vor dem Auftrag des Polymermaterials 2 einwirkend dargestellt. Die Papiermaschinenbespannung 1 kann dabei nur bereichsweise oder auch vollflächig aktiviert werden.
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Die Plasma-Aktivierung ist heute u.a. Stand der Technik zur Vorbereitung der Beschichtung von Kunststoffen. Der Prozessschritt der Aktivierung ist örtlich und/oder zeitlich vor der Applikation des Polymermaterials 2 anzuwenden. Es entstehen keine Abgase oder Lösemittelanfall. Die Plasma-Aktivierung hebt sich somit von Verfahren, die die Oberfläche mit Grundierungen versehen, von chemischen Verfahren unter Verwendung von Lösungsmitteln zum Anätzen der Oberfläche sowie von mechanischen Bearbeitungsverfahren wie Anrauhen oder Anschleifen ab.
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Bei der Plasma-Aktivierung wird durch das Plasma 5, welches physikalisch gesehen ein angeregtes ionisiertes Gas ist, die Benetzbarkeit der Oberfläche der das Grundsubstrat bildenden Mono- oder Multifilamente erhöht. Die für die Herstellung der Grundsubstrate zumeist verwendeten oben genannten langkettigen Polymere Polyethylen und Polyamid weisen eine hohe Oberflächenspannung und somit unpolare Oberflächen auf, die der Grund die schwere Beschichtbarkeit sind. Durch die Plasma-Aktivierung werden die chemischen Bindungen aufgebrochen, so dass sich die Radikale des Plasmas 5 an der Oberfläche anlagern können. Die Aktivierung durch den Energieeintrag ist dabei bei geeigneter Lagerung je nach Material bis zu mehreren Wochen haltbar.
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Vorteile der Plasma-Aktivierung sind insbesondere darin zu sehen, dass das „kalte“ Plasma 5 die Grundstruktur der Papiermaschinenbespannung 1 thermisch nicht belastet, hohe Prozessgeschwindigkeiten erlaubt und eine umweltfreundliche sowie für das Bedienpersonal gesundheitlich unbedenkliche Vorbehandlung ermöglicht.
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Wie aus der 1 ersichtlich, ist die Aktivierungseinheit 4 in einfacher Weise direkt vor der Extrusionsdüse 3 installierbar, so dass die Papiermaschinenbespannung 1 in derselben Anlage zuerst aktiviert und danach mit dem Polymermaterial 2 versehen werden kann. Es ist somit nicht notwendig, die Papiermaschinenbespannung 1 weiteren aufwendigen Bearbeitungsschritten zu unterziehen, die z.B. den Transport in eine weitere Bearbeitungsposition umfassen. Für bestehende Anlagen zur Aufbringung von Polymermaterial 2 auf Papiermaschinenbespannungen 1 wie beispielsweise bekannte Stretcher mit einer Rotationssiebdruckanlage kann eine einfache Nachrüstung mit der Aktivierungseinheit 4 erfolgen.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind insbesondere bei Randzonenverstärkungen zur Vermeidung vom vorzeitigem Zerstören der Hochverschleißzonen im Randbereich von Papiermaschinenbespannungen 1 anwendbar, wo z.B. sog. life lines oder trim beads bei Tissue-Formiersieben angebracht werden.
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Die Anwendung für Trockensiebe zum Erhalt einer hohen Permeabilität oder für Polymermaterial 2, welches als Funktionselement zur Verbesserung des Rückstellvermögens in Pressfilze eingebracht wird, kann ebenfalls in Betracht kommen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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