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Die Erfindung geht aus von einer Bespannung, insbesondere einem Pressfilz, zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung einer Faserbahn wie einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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In derartigen Maschinen wird die Faserbahn auf Bespannungen transportiert und durch diese entwässert, um aus der anfänglich mit nur geringem Feststoffgehalt versehenen Suspension eine haltbare Papier-, Karton- oder Tissuebahn herzustellen. Den Bespannungen kommt dabei neben Transport und Umlenkung der Faserbahn beispielsweise in der Pressenpartie insbesondere die Aufgabe zu, Wasser aus der Faserbahn zu entfernen, um so sukzessive den Feststoff- bzw. Trockengehalt zu erhöhen. In der Pressenpartie durchläuft die Faserbahn unterstützt durch zumindest eine Bespannung einen oder mehrere Pressnips, welche aus Walzen gebildet sind und die Faserbahn einem Druck unterwerfen, durch welchen Feuchtigkeit aus der Faserbahn gepresst wird. Gleichzeitig wird eine erste Glättung der Faserbahn erzielt, welche auf das spätere Endprodukt Auswirkungen hat.
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Es ist leicht nachvollziehbar, dass der Druck in dem zumindest einen Pressnip in Maschinenquerrichtung (CMD) gleichmäßig sein sollte. Ein ungleichmäßiges Druckprofil in CMD-Richtung in der Presse kann zu einer schlechten Entwässerungs-Effizienz der Maschine oder aber zu ungleichmäßiger Qualität der Faserbahn führen.
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Dem Papiermacher ist also daran gelegen, ein möglichst gleichmäßiges Druckprofil in der Presse zu erzielen. Gemäß derzeitigem Stand der Technik ist es einerseits möglich, das Druckprofil bei Stillstand der Maschine überprüfen, also nicht zu Produktionsbedingungen, andererseits sind in letzter Zeit Walzen entwickelt worden, welche unter Produktionsbedingungen Drücke im Pressnip ermitteln sollen.
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Eine Überprüfung im Stillstand wird meist durch einen drucksensitiven Fujifilm durchgeführt. Dies ist ein Streifen, der mit winzigen Druckkapseln bestückt ist, welche unter Druck platzen, woraus sich aus dem Abdruck beim Schließen des Nips ein Druckprofil ableiten lässt.
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Ein Nachteil hierbei ist, dass diese Untersuchungen meist ohne Bespannung gemacht werden und somit nicht das reale Druckbild, wie es unter Produktionsbedingungen herrschen sollte, dargestellt wird.
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Unter Produktionsbedingungen wird mit technisch sehr komplexen Sensorwalzen gemessen, welche entsprechend teuer und aufwendig in der Anschaffung und Wartung sind. Dabei werden in die Walzenbezüge Sensoren wie z.B. Dehnmessstreifen oder Piezosensoren eingelassen. Alternativ haben sich auch faseroptische Sensoren etabliert. Die Nachteile dieser Walzen liegen einerseits in der geringen Anzahl von Sensoren, welche nur ein grobes Druckprofil vermitteln, andererseits in den hohen Anschaffungs- und Betriebskosten sowie der hohen Anfälligkeit für Ausfälle.
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Gemäß einem alternativen Ansatz wurden in der Vergangenheit Versuche unternommen, die Messwerte nicht aus den Walzen, sondern aus der Bespannung zu ermitteln. Hierzu wurden gemäß der
US2008/0233379A1 z.B. thermochrome Materialien wie Fasern, Filme oder Garne in Bespannungen integriert, um damit den thermischen Aspekt der Betriebsbedingungen überwachen zu können. Die Überwachung von Drücken in der Presse ist mit dieser Art von Materialien jedoch nicht möglich.
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Es ist entsprechend Aufgabe der Erfindung, eine Bespannung anzugeben, welche ermöglicht, bei normaler Produktion das Druckprofil in einem Pressnip aufzunehmen und dem Bedienpersonal oder dem Prozessleitsystem zugänglich zu machen. Damit können beispielsweise Walzenschiefstellungen ermittelt und ausgeglichen werden, um eine gleichmäßige Qualität des Endproduktes zu gewährleisten.
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Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Kombination mit den gattungsbildenden Merkmalen gelöst.
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Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Bespannung mit einem drucksensitiven Medium ausgestattet ist, über welches ein Druckzustand in einem Walzennip zwischen zumindest zwei Walzen insbesondere in einer Pressenpartie der Maschine direkt oder indirekt bestimmbar ist. Das rucksensitive Medium kann unter Druck eine sichtbare oder durch einen Detektor detektierbare Verfärbung der Bespannung erzeugen. Nach dem Auslaufen aus dem Pressnip kann der Papiermacher selbst oder das Prozessleitsystem über einen geeigneten Detektor zu jedem Zeitpunkt der normalen Produktion eine Aussage über die reale Drucklast in der Presse treffen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten und Aspekte der Erfindung gehen aus den untergeordneten Ansprüchen hervor.
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Vorteilhafterweise kann es sich bei dem drucksensitiven Medium um ein piezochromes Material handeln, welches kommerziell erhältlich und leicht in verschiedenen Formen in die Bespannung einbringbar ist.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass das piezochrome Material zumindest bereichsweise vorgesehen ist. Die Größe des Bereichs kann beispielsweise von der Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine bedingt sein oder auch auf ein Vielfaches des Walzenumfanges bezogen sein, um die Möglichkeit einer Druckmustererkennung zu erhalten, die Strukturen zeigt, die durch die Walze verursacht sind.
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Vorteilhafterweise kann das piezochrome Material in zumindest einem Streifen vorgesehen sein. Der Streifen sollte dabei eine Mindestlänge haben, die die Erkennung der Farbveränderung ermöglicht.
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Bevorzugt kann sich der zumindest eine Streifen über die gesamte Breite der Bespannung erstrecken. Dadurch kann das gesamte Druckquerprofil erhoben werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können auch mehrere Streifen vorgesehen sein, die sich in gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Abständen zueinander befinden.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Streifen randständig ausgebildet sind. Dies kann insbesondere bei Schuhpressanwendungen von Vorteil sein, da dort starke Beanspruchungen im Schuhrand auftreten können.
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Die Bespannung kann auch vollflächig mit dem piezochromen Material versehen sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung ohne Einschränkung der Allgemeinheit näher beschrieben. In der Figur zeigt:
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Fig. eine stark schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Bespannung.
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In der Figur ist eine extrem vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Bespannung 1 dargestellt, welche zumindest bereichsweise mit einem piezochromen Material 2 versehen ist.
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Die Bespannung 1 kann insbesondere ein Pressfilz sein, welcher in einer Pressenpartie einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn einen oder mehrere Pressnips zwischen Walzen durchläuft. Der Pressfilz kann in üblicher und bekannter Weise eine lastaufnehmende Grundstruktur aus einem Gewebe, Gelege, einem aufspiralisierten Garn oder einer aufspiralisierten Fadenschar aufweisen. Weitere Funktionslagen aus Gelegen, Gestricken, Gewirken, Folien, Filmen und Membranen können an der Grundstruktur angeordnet sein. Eine oder mehrere Stapelfaserlagen können an beiden Seiten der Grundstruktur und/oder der Funktionslagen angeordnet und mit diesen in für Pressfilze üblicher Weise verbunden sein.
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Um die Druckverteilung im Pressnip über die Bespannung 1 darzustellen, werden erfindungsgemäß piezochrome Farbstoffe zumindest bereichsweise in die Bespannung eingearbeitet. Piezochrome Farbstoffe ändern bekanntermaßen ihre Farben in Relation zum ausgeübten Druck und sind kommerziell erhältlich.
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Da diese Farbstoffe eine sehr geringe Partikelgröße aufweisen, ermöglicht dies ein ununterbrochenes, in einer Maschinenquerrichtung CMD feinstufiges farbiges Druckbild über die gesamte Breite der Bespannung.
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Die Vorteile liegen einerseits darin begründet, dass ein wesentlich feineres Druckbild in CMD Richtung in Vergleich zu drucksensitiven Walzen erzielt werden kann. Das Druckbild kann unter realen Produktionsbedingungen ermittelt werden. Bei Änderungen der Presseneinstellungen erfolgt sofort und kontinuierlich eine Rückmeldung des Betriebszustands über das Druckbild.
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Dadurch kann der Papiermacher gezielt Aktionen für den nächsten Stillstand ableiten und muss nicht auf Vermutung Zeit in eine Druckbestimmung während dem Stillstand investieren.
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Die piezochromen Farbstoffe können entweder auf einen Trägerstoff wie z.B. auf die Fasern der einen oder mehreren Stapelfaserlagen aufgegeben werden, welche dann in die Bespannung 1 eingearbeitet werden, sie können bei der Extrusion von Garnen und/oder Stapelfasern dem Material beigemengt oder aber direkt auf den Pressfilz aufgebracht werden, z.B. durch einen Sprüh- oder anderweitigen Beschichtungsvorgang.
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Es muss nicht die gesamte Bespannung 1 behandelt werden. Es reicht ein Streifen 3 mit piezochromen Farbstoffen, wie in der Figur beispielhaft dargestellt. Der Streifen 3 muss jedoch in einer Maschinenrichtung MD so lang gewählt werden, dass genug Zeit für eine visuelle Erfassung der Druckverteilung bei laufender Produktion und gegebener Produktionsgeschwindigkeit bleibt. Der Streifen 3 erstreckt sich dabei bevorzugt über die gesamte Breite der Bespannung 1 in CMD gesehen.
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Es können auch mehrere Streifen 3 vorgesehen sein, was die Beobachtung vereinfacht. Die Streifen 3 können in gleichen oder ungleichen Abständen in gleichen oder unterschiedlichen Längen in MD Richtung gesehen vorliegen. Auch die gesamte Bespannung 1 kann mit dem piezochromen Material 2 versehen sein.
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Zudem ist es denkbar und möglich, nur bestimmte Bereiche der Bespannung 1 zu behandeln, welche in bestimmten Positionen besonders belastet sein können. Beispielhaft können hier Positionen in Schuhpressen genannt werden. In derartigen Pressen läuft ein Pressmantel über einen Pressschuh, in dessen Randbereichen naturgemäß verschiedene Belastungen durch Biegungen des Pressmantels auftreten können. Entsprechend wäre hier ein piezochromes Material 2 in randständigen Bereichen der Bespannung 1 zu erwägen, welche sich über die gesamte Länge der Bespannung 1 in MD erstecken sollte, um eine kontinuierliche Beobachtung der kritischen Bereiche zu ermöglichen.
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Die Beobachtung kann durch direkte Inaugenscheinnahme durch das Bedienpersonal oder durch einen geeigneten optischen Detektor erfolgen. Letzterer ist besonders von Vorteil, da die daraus ermittelten Werte nach ihrer Verarbeitung dem Prozessleitsystem zur Verfügung gestellt werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2008/0233379 A1 [0008]
