DE102022121769A1 - Process, basic structure and covering - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur thermischen Fixierung einer Nahtschlaufe einer Grundstruktur für eine Bespannung, insbesondere für einen Nahtfilz einer Papiermaschine, umfassend die Schrittea. Bereitstellen eines Flachgewebes, umfassend Längsfäden und Querfäden, wobei das Flachgewebe insbesondere einen ersten thermischen Fixierprozess durchlaufen hat,b. Falten des Flachgewebes zu einer zweilagigen Struktur an zumindest einer Faltstelle unter Ausbildung einer Nahtschlaufe an der jeweiligen Faltstelle,c. Einführen eines Steckdrahts in die Nahtschlaufe dadurch gekennzeichnet, dassd. der Steckdraht als elektrisch leitfähiger Steckdraht ausgeführt ist, und der elektrisch leitfähige Steckdraht durch Anlegen einer elektrischen Spannung zum thermischen Fixieren der Nachtschlaufe aufgeheizt wird.Method for thermally fixing a seam loop of a basic structure for a covering, in particular for a seam felt of a paper machine, comprising stepsa. Providing a flat fabric comprising longitudinal threads and transverse threads, wherein the flat fabric has in particular undergone a first thermal fixing process, b. Folding the flat fabric into a two-layer structure at at least one fold point, forming a seam loop at the respective fold point, c. Insertion of a plug wire into the seam loop characterized in that d. the plug-in wire is designed as an electrically conductive plug-in wire, and the electrically conductive plug-in wire is heated by applying an electrical voltage to thermally fix the night loop.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Grundstruktur für eine Bespannung einer Papiermaschine, insbesondere für einen Nahtfilz. Zudem betrifft die Erfindung die erzeugte Grundstruktur sowie eine Bespannung mit einer solchen Grundstruktur.The invention relates to a method for producing a basic structure for a covering of a paper machine, in particular for a seam felt. The invention also relates to the basic structure produced and a covering with such a basic structure.
In Bespannungen für Papiermaschinen kommen häufig gewebte Strukturen zum Einsatz. So umfassen beispielsweise Pressfilze üblicherweise eine gewebte Grundstruktur (Grundwegwebe), auf der eine oder mehrere Lagen aus Vliesfasern angebracht sind.Woven structures are often used in coverings for paper machines. For example, press felts usually comprise a woven base structure (ground weave) on which one or more layers of nonwoven fibers are attached.
Lange Zeit war es hierbei notwendig, eine rundgewebte, endlose Gewebeschlaufe herzustellen, was mit einem aufwändigen und langen Webprozess verbunden sind. Um das Endlosweben zu vermeiden, wurde von Sudre in
Als Verbesserung dieses Verfahrens wurde in der
Eine Weiterentwicklung dazu ist aus der Patentschrift
Bei der Herstellung der oben beschriebenen Strukturen werden in der Regel heute die Flachgewebe bereits auf einer dem Webstuhl nachgeschalteten Fixiereinrichtung thermisch vorfixiert. Dadurch werden durch das Weben entstandene Spannungen in den Gewebefäden gelöst, und die Fäden auch verformt. Ein Gewebefaden, der nach dem Vorfixieren aus dem Gewebe entnommen wird, ist dann nicht mehr gerade, sondern weist eine wellige Form auf.When producing the structures described above, the flat fabrics are generally pre-fixed thermally on a fixing device downstream of the loom. This releases tension in the fabric threads caused by weaving and also deforms the threads. A fabric thread that is removed from the fabric after pre-fixing is then no longer straight, but has a wavy shape.
Sollen aus diesen Geweben Nahtfilze hergestellt werden, wird das Gewebe zunächst zu einem Endlosband verbunden und üblicherweise an zwei Stellen des Gewebebandes Schussfäden bzw. Querfäden entfernt. An diesen Stellen werden die Nahtschlaufen für die Steckdraht-Naht ausgebildet. Hierbei wird der Nahtbereich oftmals durch eine Nähnaht gesichert. Die so aus den in Maschinenrichtung verlaufenden Fäden/Monofilamenten ausgebildeten Nahtschlaufen weisen jedoch noch die durch das Fixieren der Gewebestruktur hervorgerufenen Wellen bzw. Verkröpfungen auf, welche die Ausbildung einer funktionierenden Steckdrahtnaht nur bedingt zulassen. In der Praxis wird die Steckdrahtnaht des Gewebes mit einem dafür vorgesehenen Steckdraht geschlossen und das ganze Gewebe erneut in einem zweiten Fixierungsprozess thermofixiert. Dabei können die durch die Gewebeverkröpfung entstandenen Verformungen entfernt werden und man erhält sauber geformte Nahtschlaufen, die sich an den Querschnitt des Steckdrahtes angepasst haben. Somit ist ein vergleichsweise einfaches Öffnen und Schließen der Steckdraht-Naht möglich.If seam felts are to be made from these fabrics, the fabric is first connected to form an endless belt and weft threads or cross threads are usually removed at two points on the fabric tape. The seam loops for the pin wire seam are formed at these points. The seam area is often secured with a sewn seam. However, the seam loops formed from the threads/monofilaments running in the machine direction still have the waves or bends caused by the fixing of the fabric structure, which only allow the formation of a functioning pin-wire seam to a limited extent. In practice, the pin-wire seam of the fabric is closed with a pin-wire provided for this purpose and the entire fabric is heat-fixed again in a second fixation process. The deformations caused by the twisting of the fabric can be removed and cleanly formed seam loops are obtained that have adapted to the cross section of the plug-in wire. This makes it possible to open and close the plug-wire seam comparatively easily.
Dieser erneute Fixierungsprozess wird auf einem Strecksystem mit Walzen unter Spannung durchgeführt und benötigt das langwierige Aufheizen zumindest einer ölbeheizten Walze auf Temperaturen bis zu 140-170°C. Die Prozessdauer für ein Gewebe liegt bei ca. 30-60 Minuten plus ca. 30 Minuten Rüstzeit. Verbunden mit diesem Prozess ist ein hoher Energieverbrauch und eine Belegung der Thermofixieranlagen.This re-fixation process is carried out on a stretching system with rollers under tension and requires the lengthy heating of at least one oil-heated roller to temperatures of up to 140-170°C. The process time for a fabric is approx. 30-60 minutes plus approx. 30 minutes of setup time. This process is associated with high energy consumption and high occupancy of the heat fixing systems.
Zudem unterliegen bei diesem Prozess Bereiche der Nahtschlaufen unterschiedlichen thermischen Bedingungen, je nachdem ob sie auf der zu- oder abgewandten Seite der beheizten Walze angeordnet sind. Dies führt zu Inhomogenitäten der Materialeigenschaften der Nahtschlaufen.In addition, during this process, areas of the seam loops are subject to different thermal conditions, depending on whether they are arranged on the side facing or away from the heated roller. This leads to inhomogeneities in the material properties of the seam loops.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, den aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsprozess weiter zu verbessern.The object of the invention is to further improve the manufacturing process known from the prior art.
Es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung, die zur Herstellung benötigte Energie zu reduzieren.It is a particular object of the invention to reduce the energy required for production.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Produktivität eines bestehenden Maschinenparks bei der Herstellung der beschriebenen Strukturen zu steigern.It is a further object of the invention to increase the productivity of an existing machine park when producing the structures described.
Schließlich ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Qualität der Nahtschlaufen zu verbessern.Finally, it is an object of the invention to improve the quality of the seam loops.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren entsprechend dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst, sowie durch die daraus entstehende Grundstruktur sowie eine Bespannung unter Verwendung einer solchen Grundstruktur.These tasks are achieved according to the invention by a method according to
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the present invention can be found in the subclaims.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur thermischen Fixierung einer Nahtschlaufe einer Grundstruktur für eine Bespannung, insbesondere für einen Nahtfilz einer Papiermaschine, umfassend die Schritte
- a. Bereitstellen eines Flachgewebes umfassend Längsfäden und Querfäden, wobei das Flachgewebe insbesondere einen ersten thermischen Fixierprozess durchlaufen hat,
- b. Falten des Flachgewebes zu einer zweilagigen Struktur an zumindest einer Faltstelle unter Ausbildung einer Nahtschlaufe an der jeweiligen Faltstelle,
- c. Einführen eines Steckdrahts in die Nahtschlaufe Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass
- d. der Steckdraht als elektrisch leitfähiger Steckdraht ausgeführt ist, und der elektrisch leitfähige Steckdraht durch Anlegen einer elektrischen Spannung zum thermischen Fixieren der Nachtschlaufe aufgeheizt wird.
- a. Providing a flat fabric comprising longitudinal threads and transverse threads, the flat fabric having in particular undergone a first thermal fixing process,
- b. folding the flat fabric into a two-layer structure at at least one fold point, forming a seam loop at the respective fold point,
- c. Insertion of a plug wire into the seam loop According to the invention it is further provided that
- d. the plug-in wire is designed as an electrically conductive plug-in wire, and the electrically conductive plug-in wire is heated by applying an electrical voltage to thermally fix the night loop.
Die Erfinder haben erkannt, dass das thermische Fixieren des Gewebes im zweiten Fixierschritt für die Funktionalität der Grundstruktur keine wesentliche Bedeutung hat. Der zweite Fixierschritt dient lediglich dazu, die Struktur der Naht, bzw. der Nahtschlaufen zu verbessern. Somit kann das Erhitzen der Grundstruktur auch auf den Bereich der Nahtschlaufen beschränkt werden. Dies ermöglicht es, den Prozess des Erhitzens grundlegend zu verändern. Statt die Energie, wie bisher, von außen über beheizte Walzen an die Nahtschlaufen zu bringen, wird in Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Energie von innen in die Nahtschlaufe eingebracht. Dies geschieht mittels eines elektrisch leitfähigen Steckdrahts, der in die Nahtschlaufe eingeführt wird. Durch Anlegen einer Spannung fließt ein Strom durch diesen Steckdraht, wodurch sich der Steckdraht erwärmt, und somit auch die Fäden der ihn umgebenden Nahtschlaufe bzw. Nahtschlaufen.The inventors have recognized that the thermal fixing of the fabric in the second fixing step is of no significant importance for the functionality of the basic structure. The second fixing step only serves to improve the structure of the seam or the seam loops. This means that the heating of the basic structure can also be limited to the area of the seam loops. This makes it possible to fundamentally change the process of heating. Instead of bringing the energy to the seam loops from the outside via heated rollers, as was previously the case, in methods according to the present invention the energy is introduced into the seam loop from the inside. This is done using an electrically conductive plug-in wire that is inserted into the suture loop. By applying a voltage, a current flows through this pin wire, causing the pin wire to heat up, and thus also the threads of the seam loop or loops surrounding it.
Die hierbei erzeugte Wärme breitet sich weitgehend homogen in den Nahtschlaufen aus, da der Steckdraht zentral in den Nahtschlaufen verläuft. Da der Stromfluss durch den Leiter an allen Stellen konstant ist, wird bei einem über die Drahtlänge konstanten Widerstand an jeder Stelle des gesamten Steckdrahtes die gleiche elektrische Verlustwärme erzeugt. Dies ermöglicht prinzipiell eine lokal sehr begrenzte homogene Wärmeverteilung in den Nahtschlaufen sowie eine einheitliche und simultane Erwärmung aller Nahtschlaufen der Steckdrahtnaht.The heat generated here spreads largely homogeneously in the seam loops because the pin wire runs centrally in the seam loops. Since the current flow through the conductor is constant at all points, if the resistance is constant over the length of the wire, the same electrical heat loss is generated at every point on the entire plug-in wire. In principle, this enables a locally very limited, homogeneous heat distribution in the seam loops as well as uniform and simultaneous heating of all seam loops of the pin wire seam.
Somit können die durch die Gewebeverkröpfung entstandenen Verformungen entfernt werden und man erhält sauber geformte Nahtschlaufen, die sich an den Querschnitt des Steckdrahtes angepasst haben.This means that the deformations caused by the twisting of the fabric can be removed and cleanly formed seam loops are obtained that have adapted to the cross section of the plug-in wire.
Im Gegensatz zum Stand der Technik entfällt das langwierige Aufheizen zumindest einer ölbeheizten Walze auf Temperaturen bis zu 140-170°C. Die Prozessdauer für ein Gewebe verkürzt sich von 30-60 Minuten plus ca. 30 Minuten Rüstzeit auf wenige Minuten. So liegt die Zeit für die thermische Behandlung bei Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung meist zwischen 90 Sekunden und 10 Minuten, insbesondere zwischen 2 Minuten und 5 Minuten. Zudem ist für den im Rahmen der Erfindung vorgeschlagenen Prozess nur ein Bruchteil der Energie notwendig, da auf das Aufheizen der Heizwalzen verzichtet werden kann.In contrast to the prior art, the lengthy heating of at least one oil-heated roller to temperatures of up to 140-170 ° C is no longer necessary. The process time for a fabric is reduced from 30-60 minutes plus approx. 30 minutes of setup time to just a few minutes. The time for the thermal treatment in processes according to the present invention is usually between 90 seconds and 10 minutes, in particular between 2 minutes and 5 minutes. In addition, only a fraction of the energy is required for the process proposed in the context of the invention, since heating the heating rollers can be dispensed with.
Vorteilhaft ist der beschriebene Prozess insbesondere auch bei Verwendung von Geweben mit zwei unterschiedlichen Gewebetypen, wobei der Übergang der Gewebetypen im Bereich der Steckdrahtnaht erfolgt. Solche Strukturen sind beispielsweise in der
Verfahren gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung können sowohl für einzelne Nahtmodule durchgeführt werden wie sie in der
- b. Falten des Flachgewebes zu einer zweilagigen Struktur an zwei Faltstellen unter Ausbildung von zwei Nahtschlaufen an den jeweiligen Faltstellen, sowie Verbinden der beiden stirnseitigen Kanten des Flachgewebes miteinander.
- c. Ineinanderführen der beiden Nahtschlaufen und Verbinden durch Einführen eines Steckdrahts unter Ausbildung einer zweilagigen Gewebeschlaufe,
- b. Folding the flat fabric into a two-layer structure at two fold points, forming two seam loops at the respective fold points, and connecting the two front edges of the flat fabric together.
- c. Bringing the two seam loops together and connecting them by inserting a pin wire to form a two-layer fabric loop,
Dabei können beide Nahtschlaufen gleichzeitig thermisch fixiert werden.Both seam loops can be thermally fixed at the same time.
Vorteilhafterweise kann die geschlossene Steckdrahtnaht in Längsrichtung (=Maschinenrichtung) während der thermischen Behandlung leicht unter Zugspannung gesetzt werden. Dies verbessert den Kontakt der Nahtschlaufen zum leitfähigen Steckdraht.Advantageously, the closed pin wire seam can be placed under slight tension in the longitudinal direction (=machine direction) during the thermal treatment. This improves the contact of the seam loops with the conductive pin wire.
Auch das Breithalten des Gewebes im Nahtbereich während des thermischen Fixierens ist bisweilen vorteilhaft und kann durch Einspannen der Gewebekanten erreicht werden.Keeping the fabric wide in the seam area during thermal fixing is sometimes advantageous and can be achieved by clamping the fabric edges.
Alternativ ist prinzipiell aber auch die separate Behandlung der jeweiligen mit Nahtschlaufen ausgestatteten Gewebeenden möglich, indem der leitfähige Steckdraht jeweils in die am Gewebeende vorhandenen Nahtschlaufen eingeführt wird und die thermische Behandlung der Nahtschlaufen bei nicht geschlossener Naht durchgeführt wird.Alternatively, in principle it is also possible to separately treat the respective fabric ends equipped with seam loops by inserting the conductive pin wire into the seam loops present at the fabric end and carrying out the thermal treatment of the seam loops with the seam not closed.
Allgemein ist es vorteilhaft, wenn das Verfahren weiterhin den Schritt umfasst
- a2. Entfernen einer Mehrzahl benachbarter Querfäden im Bereich der Faltstellen
- a2. Removing a plurality of adjacent transverse threads in the area of the folds
Der Schritt a2. kann insbesondere zwischen den Schritten a. und b. durchgeführt werden.Step a2. can in particular between steps a. and b. be performed.
Durch das Entfernen der Querfäden wird einerseits die Position der Faltstelle eindeutig festgelegt und sichtbar gemacht was das anschließende Falten vereinfacht.By removing the cross threads, the position of the fold is clearly defined and made visible, which simplifies the subsequent folding.
Durch das entstehende Fenster werden auch größere Nahtschlaufen gebildet was unter anderem das Einführen des Steckdrahts vereinfacht.The resulting window also creates larger seam loops, which, among other things, simplifies the insertion of the pin wire.
Durch Anpassung der elektrischen Spannung kann der Strom und damit die Verlustwärme und folglich die Temperatur des Steckdrahtes sehr einfach und gezielt eingestellt werden.By adjusting the electrical voltage, the current and thus the heat loss and consequently the temperature of the plug-in wire can be adjusted very easily and specifically.
Für die meisten leitfähigen Steckdrahtmaterialien wird jedoch der elektrische Widerstand mit steigender Temperatur ansteigen. Werden solche Steckdrähte verwendet kann die Temperatur des Steckdrahtes bzw. der Nahtschlaufen mittels temperaturüberwachter Regelung der Spannung realisiert werden und somit ein Temperaturprogramm während der thermischen Behandlung realisiert werden.However, for most conductive plug wire materials, electrical resistance will increase with increasing temperature. If such plug wires are used, the temperature of the plug wire or the seam loops can be achieved by means of temperature-monitored regulation of the voltage and thus a temperature program can be implemented during the thermal treatment.
Somit kann es vorteilhaft sein, dass zumindest ein Sensor zur Ermittlung der Temperatur des elektrisch leitfähigen Steckdrahts und/oder der Nahtschlaufen vorgesehen ist, wobei ermittelten Temperaturwerte insbesondere zur Regelung der elektrischen Spannung verwendet werden.It can therefore be advantageous that at least one sensor is provided for determining the temperature of the electrically conductive plug-in wire and/or the seam loops, with determined temperature values being used in particular to regulate the electrical voltage.
Hierzu sind beispielsweise berührungslose Infrarotsensoren geeignet.Non-contact infrared sensors, for example, are suitable for this.
Möglich ist mit einem Verfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung auch eine definierte Temperaturaufheiz- und Abkühlrampe vor und nach der thermischen Behandlung bei Zieltemperatur. Dies ist bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht oder nur bedingt möglich. Zwar können auch im Stand der Technik die Heizwalzen - limitiert von der Trägheit der Walzentemperatur - mit vorgegebenen Temperaturverläufen gefahren werden. Jedoch muss das Grundgewebe über die heiße Walze gefahren werden und kühlt so bei jedem Umlauf ab und heizt bei erneutem Kontakt mit der Heizwalze wieder auf. Wird die thermische Behandlung in einem Bandumlauf realisiert, ist die Aufheiz- und Abkühlrampe ebenfalls fix vorgegeben, das Gewebe kühlt nach Verlassen der heißen Walze beeinflusst von der Umgebungstemperatur ab.With a method according to one aspect of the present invention, a defined temperature heating and cooling ramp before and after the thermal treatment at the target temperature is also possible. This is not possible or only possible to a limited extent with the methods known from the prior art. Even in the prior art, the heating rollers can be operated with predetermined temperature curves - limited by the inertia of the roller temperature. However, the base fabric must be moved over the hot roller and thus cools down with each cycle and heats up again when it comes into contact with the heating roller again. If the thermal treatment is carried out in a belt circulation, the heating and cooling ramp is also fixed; the fabric cools down after leaving the hot roller, influenced by the ambient temperature.
Vor allem die Abkühlrate hat einen starken Einfluss auf die Morphologie des Materials nach der thermischen Behandlung und eine gezielte Kontrolle der Abkühlrampe ermöglicht die Materialparameter in den Nahtschlaufen zu optimieren.The cooling rate in particular has a strong influence on the morphology of the material after thermal treatment and targeted control of the cooling ramp enables the material parameters in the seam loops to be optimized.
Bei Verfahren gemäß Aspekten der Erfindung kann die Abkühlung sehr gezielt durch Reduzierung der Spannung - ggf.- überwacht durch eine Temperaturmessung- erzielt werden.In methods according to aspects of the invention, cooling can be achieved in a very targeted manner by reducing the voltage - if necessary, monitored by a temperature measurement.
Alternativ können Steckdrähte mit weitgehend temperaturunabhängigem Widerstand verwendet werden, wie z.B. Konstantandrähte, bzw. Zwirne oder Litzen, welche Konstantandrähte beinhalten. Hier kann möglicherweise auf eine Temperaturüberwachung verzichtet werden.Alternatively, plug-in wires with largely temperature-independent resistance can be used, such as constant wires, or twists or strands that contain constant wires. Temperature monitoring may be unnecessary here.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung soll der Begriff „Draht“ bzw. „Steckdraht“ sehr breit verstanden werden. Wie im Bereich der Papiermaschinenbespannungen üblich wird der Begriff neben metallischen Drähten auch für „Kunststoffdrähte“, also stärkere Kunststoff-Filamente verwendet.In the context of the present application, the term “wire” or “wire” is intended to be understood very broadly. As is common in the area of paper machine clothing, the term is used not only for metallic wires but also for “plastic wires”, i.e. stronger plastic filaments.
In Verfahren gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung können die elektrisch leitfähigen Steckdrähte auf unterschiedliche Arten realisiert sein.In methods according to various aspects of the invention, the electrically conductive plug wires can be implemented in different ways.
So ist es beispielsweise möglich, dass
- i. der elektrisch leitfähige Steckdraht als metallischer Steckdraht ausgeführt ist.
- ii. der elektrisch leitfähige Steckdraht als metallischer Steckdraht ausgeführt ist, der eine Polymerbeschichtung aufweist.
- iii. der elektrisch leitfähige Steckdraht als Polymerdraht ausgeführt ist, der mit leitendem Material, insbesondere Metall beschichtet ist.
- iv. der elektrisch leitfähige Steckdraht als Polymerdraht ausgeführt ist, der leitende Partikel umfasst
- v. der elektrisch leitfähige Steckdraht als Polymerdraht ausgeführt ist, der elektrisch leitfähige Polymere umfasst oder daraus besteht.
- i. the electrically conductive plug-in wire is designed as a metallic plug-in wire.
- ii. the electrically conductive plug-in wire is designed as a metallic plug-in wire that has a polymer coating.
- iii. the electrically conductive plug-in wire is designed as a polymer wire that is coated with conductive material, in particular metal.
- iv. the electrically conductive plug-in wire is designed as a polymer wire that includes conductive particles
- v. the electrically conductive plug-in wire is designed as a polymer wire which comprises or consists of electrically conductive polymers.
Geeignete Metalle für einen Steckdraht oder eine Beschichtung sind beispielsweise Kupfer, Silber, Gold oder auch Legierungen, insbesondere Legierungen wie z.B. Konstanten®, Manganin ® oder Isotan®, bei denen sich der elektrische Widerstand nur gering mit der Temperatur ändert.Suitable metals for a plug wire or a coating are, for example, copper, silver, gold or alloys, in particular alloys such as Konstanten®, Manganin® or Isotan®, in which the electrical resistance changes only slightly with temperature.
Geeignete Polymere für einen Polymerdraht sind beispielsweise Polyamide oder PET. Idealerweise weisen solche Polymere einen Schmelzpunkt deutlich oberhalb der verwendeten Temperatur beim thermischen Behandeln der Nahtschlaufen auf.Suitable polymers for a polymer wire are, for example, polyamides or PET. Ideally, such polymers have a melting point well above the temperature used when thermally treating the seam loops.
Unabhängig von der Wahl des Materials des Steckdrahts ist der Aufbau desselben. Dabei ist es beispielsweise möglich, dass
- I. der elektrisch leitfähige Steckdraht ein Monodraht ist, der insbesondere einen kreisrunden Querschnitt aufweist
- II. der elektrisch leitfähige Steckdraht als Zwirn aus mehreren Garnen ausgeführt ist, wobei der Zwirn insbesondere ausschließlich aus elektrisch leitfähigen Garnen gebildet sein kann, aus einer Kombination von elektrisch leitfähigen Garnen und nicht elektrisch leitfähigen Garnen bestehen kann.
- III. Der elektrisch leitfähige Steckdraht als geflochtene Struktur ausgeführt ist, insbesondere als Litze oder Schnur, wobei die geflochtene Struktur insbesondere ausschließlich aus elektrisch leitfähigen Garnen gebildet sein kann, aus einer Kombination von elektrisch leitfähigen Garnen und nicht elektrisch leitfähigen Garnen bestehen kann.
- IV. Der elektrisch leitfähige Steckdraht als Zwirn oder geflochtene Struktur ausgeführt ist, wobei die einzelnen Garne nicht elektrisch leitfähig sind, jedoch der Zwirn bzw. die geflochtene Struktur als Ganzes mit einem leitfähigen Material, insbesondere einem Metall beschichtet ist.
- I. the electrically conductive plug-in wire is a monowire, which in particular has a circular cross section
- II. the electrically conductive plug wire is designed as a thread made of several yarns, whereby the thread can in particular be formed exclusively from electrically conductive yarns, or can consist of a combination of electrically conductive yarns and non-electrically conductive yarns.
- III. The electrically conductive plug-in wire is designed as a braided structure, in particular as a strand or cord, wherein the braided structure can in particular be formed exclusively from electrically conductive yarns, can consist of a combination of electrically conductive yarns and non-electrically conductive yarns.
- IV. The electrically conductive plug wire is designed as a thread or braided structure, the individual threads being not electrically conductive, but the thread or the braided structure as a whole is coated with a conductive material, in particular a metal.
Der elektrisch leitfähige Steckdraht kann nur aus leitfähigen Einzelfäden oder auch bereits gezwirnten Garnen aufgebaut sein. Es können jedoch auch nicht leitfähige Einzelfäden im Zwirn bzw. der Litze enthalten sein.The electrically conductive plug-in wire can only be made from conductive individual threads or already twisted yarns. However, non-conductive individual threads can also be contained in the thread or strand.
Ebenso können leitfähige Einzelfäden vollständig aus elektrisch leitfähigem Material bestehen, oder einen Anteil an einem Polymer umfassen. So können die Einzelfäden beispielsweise aus einem Polymer aufgebaut sein, wobei im Inneren oder in Form einer Beschichtung leitfähiges Material hinzugefügt wird, bzw. aus einem Metallfaden bestehen, der mit einem Polymer beschichtet ist.Conductive individual threads can also consist entirely of electrically conductive material or include a portion of a polymer. For example, the individual threads can be made of a polymer, with conductive material added inside or in the form of a coating, or can consist of a metal thread that is coated with a polymer.
Indem ein Teil des Steckdrahtquerschnittes aus nicht leitfähigem Material besteht, kann der effektive Querschnitt des leitfähigen Materials im Steckdraht und damit der elektrische Widerstand des Steckdrahtes eingestellt werden. Dies vermeidet bei größeren Steckdrahtdurchmessern einen zu geringen Widerstand und damit verbunden einen hohen Stromfluss.By making part of the plug-in wire cross-section made of non-conductive material, the effective cross-section of the conductive material in the plug-in wire and thus the electrical resistance of the plug-in wire can be adjusted. With larger plug-in wire diameters, this avoids a resistance that is too low and the associated high current flow.
Ob der elektrisch leitfähige Steckdraht vollständig aus leitfähigen Material besteht oder nicht, kann auch in Abhängigkeit der zu erzielenden Durchmesser der Nahtschlaufe, und damit in Abhängigkeit vom benötigten Durchmesser des Steckdrahts gewählt werden. Übliche Steckdrahtdurchmesser liegen zwischen 0,2 und 2,5 mm bevorzugt 0,5 und 2,0 mm.Whether the electrically conductive plug wire consists entirely of conductive material or not can also be selected depending on the diameter of the seam loop to be achieved, and thus depending on the required diameter of the plug wire. Usual plug wire diameters are between 0.2 and 2.5 mm, preferably 0.5 and 2.0 mm.
Bei der Wahl eines optimalen elektrisch leitfähigen Steckdrahts spielen viele Aspekte eine Rollen, von denen bevorzugt zumindest einigen, optimalerweise alle erfüllt werden sollten.
- i. Der Durchmesser des Steckdrahts sollte nahe an dem Durchmesser der Nahtschlaufe liegen. Üblicherweise liegen diese Durchmesser der Nahtschlaufen -und damit auch der Steckdrähte - zwischen 1.1mm und1.8mm; insbesondere bei 1.55 mm
- ii. Der Widerstand des Steckdrahts sollte bei Raumtemperatur zwischen 0.5 Ω/m und 200 Ω/m insbesondere zwischen 1 Ω/m und 50 Ω/m liegen
- iii. Der Steckdraht sollte in der Lage sein, Biegespannungen auszuhalten, ohne sich plastisch zu verformen. Dies ist wichtig, um Knicke in der Naht zu vermeiden.
- iv. Integrität des Steckdrahts. Der Steckdraht soll als Einheit wirken, auch wenn er aus einer Vielzahl von einzelnen Garnen zusammengesetzt ist. Ein bekanntes Problem ist die Bildung von Garnnestern („wire nests“). Dabei verwinden oder verwickeln sich einzelne Garne aus dem Steckdraht und bilden Nester oder Knötchen. Dadurch wird das Einziehen und Entfernen des Steckdrahts erschwert.
- v. Die Zugfestigkeit des Steckdrahts solle größer sein als 50N, insbesondere größer als 100N. Dies ist unter anderem deshalb vorteilhaft, da sich dann der Steckdraht nach der thermischen Behandlung der Nahtschlaufe einfach wieder herausziehen lässt, ohne Gefahr, dass der Steckdraht dabei reißt, und Teile in der Nahtschlaufe verbleiben, welche dann aufwändig entfernt werden müssten.
- vi. Das Material sollte in einem weiten Temperaturbereich stabil bleiben, so z.B. zwischen Raumtemperatur (20°C) und 190°C. „Stabil“ heißt in dem Zusammenhang, dass sich Eigenschaften wie Deformation, Dimensionsstabilität, Leitfähigkeit oder Aggregatzustand nicht oder nur in geringem Umfang ändern.
- i. The diameter of the pin wire should be close to the diameter of the suture loop. Usually these diameters of the seam loops - and therefore also the plug wires - are between 1.1mm and 1.8mm; especially at 1.55 mm
- ii. The resistance of the plug wire should be between 0.5 Ω/m and 200 Ω/m, in particular between 1 Ω/m and 50 Ω/m, at room temperature
- iii. The pin wire should be able to withstand bending stresses without plastically deforming. This is important to avoid kinks in the seam.
- iv. Integrity of the plug wire. The pin wire should act as a unit, even if it is made up of a large number of individual yarns. A well-known problem is the formation of wire nests. Individual yarns from the wire twist or become entangled and form nests or knots. This makes it difficult to pull in and remove the pin wire.
- v. The tensile strength of the plug wire should be greater than 50N, especially greater than 100N. This is advantageous, among other things, because the plug-in wire then moves after the thermal After treatment, the seam loop can simply be pulled out again, without the risk of the pin wire breaking and parts remaining in the seam loop, which would then have to be laboriously removed.
- vi. The material should remain stable over a wide temperature range, for example between room temperature (20°C) and 190°C. In this context, “stable” means that properties such as deformation, dimensional stability, conductivity or physical state do not change or only change to a small extent.
Die Erzielung dieser Eigenschaften ist mit einfachen Monodrähten nicht zu realisieren.
- • Ein einfacher metallischer Draht aus NiCr mit z.B. 1.55mm Durchmesser erfüllt zwar i. und ii., jedoch nicht iii. (Knicke!)
- • Ein Monofilament aus Polymer dagegen kann die elektrischen Leitfähigkeitseigenschaften nicht ohne weiteres liefern
- • A simple metallic wire made of NiCr with a diameter of 1.55mm, for example, generally satisfies. and ii., but not iii. (kinks!)
- • A polymer monofilament, on the other hand, cannot easily provide the electrical conductivity properties
Daher ist ein komplexerer Aufbau des Steckdrahtes in der Regel sinnvoll.Therefore, a more complex structure of the plug-in wire usually makes sense.
Eine Verbesserung eines metallischen Monodrahts könnte beispielsweise darin bestehen, einen metallischen Zwirn- bzw. Seil-artigen Steckdraht aus einer Vielzahl dünnerer Metallfäden zu verwenden. Dies erhöht die Flexibilität des resultierenden Steckdrahts. Der einfachen Lesbarkeit werden sollen im Rahmen dieser Anmeldung, wenn nicht anders erwähnt, mit dem Begriff „Zwirn“ immer auch Gebilde mit mehrstufiger Verzwirnung, wie Seil-artige Gebilde bezeichnet werden.An improvement to a metallic monowire could, for example, be to use a metallic twist or rope-like pin wire made of a large number of thinner metal threads. This increases the flexibility of the resulting pin wire. For ease of reading, in the context of this application, unless otherwise stated, the term “twine” is always used to refer to structures with multi-stage twisting, such as rope-like structures.
Mögliche Seil-artige Steckdrähte aus Metallfilamenten sind
- 34x7 + FC (Faserkern)
- 34x7 + IWS („Independent wire strand core“)
- 36x7 + FC
- 36x7 +IWS
- 34x7 + FC (fiber core)
- 34x7 + IWS (“Independent wire strand core”)
- 36x7 + FC
- 36x7 +IWS
Die einzelnen Metalldrähte dieser Seile können insbesondere Durchmesser zwischen 0.05mm und 0.1 mm aufweisen.The individual metal wires of these ropes can have diameters between 0.05mm and 0.1mm.
Als Alternative kann der Steckdraht einen Polymerkern aufweisen, um den herum metallische Fäden oder Litzen angeordnet sind.As an alternative, the plug-in wire can have a polymer core around which metallic threads or strands are arranged.
Wiederum alternativ kann vorgesehen sein, dass der Steckdraht einen metallischen Kern aufweist (einen Draht, ein Geflecht, einen Zwirn, insbesondere ein Seil), wobei dieser Kern mit einem Mantel aus Polymermaterial umgeben ist. Idealerweise ist das Polymermaterial ein guter Wärmeleiter. Der Polymermantel schützt den metallischen Kern, verhindert Knicke und erleichtert das Ein- bzw. Ausziehen des Steckdrahts.Alternatively, it can be provided that the plug-in wire has a metallic core (a wire, a braid, a twine, in particular a rope), this core being surrounded by a sheath made of polymer material. Ideally, the polymer material is a good conductor of heat. The polymer jacket protects the metallic core, prevents kinks and makes it easier to insert or remove the plug-in wire.
Graphen, bestimmte Kohlenstoff-Filamente oder gesputterte/plattierte Garne sind möglich, je nachdem, welcher Widerstand benötigt wird. Gesputterte oder plattierte polymere Garne haben eine metallische Beschichtung, und die typische Größe solcher Garne ist oft sehr klein (z. B. 0,1 mm), da der Beschichtungsprozess für Garne mit größerem Durchmesser und guten elektrischen Eigenschaften ineffizient ist. Daher ist eine Kombination aus gesputterten/plattierten Garnen erforderlich, um die erforderlichen Steckdrahtdurchmesser zu erreichen. Die Integrität des Steckdrahts erfordert, dass die Kombination kleiner beschichteter Garne als eine Einheit wirkt. Daher kann ein Steckdraht mit beschichteten polymeren Garnen aus einem Geflecht, einem Seil, einem Geflecht von Geflechten, einem Kabel usw. bestehen:
- Eine Verbesserung der leitfähigen Garne kann ein fester Polymerkern sein, der ebenfalls beschichtet werden kann oder unbeschichtet bleibt. Der feste Polymerkern kann als Zuglastträger dienen, aber auch die Steifigkeit der äußeren Geflechte oder Garne erhöhen und die Gesamtkosten des Steckdrahts senken.
- An improvement to the conductive yarns can be a solid polymer core, which can also be coated or left uncoated. The solid polymer core can serve as a tensile load support, but can also increase the stiffness of the outer braids or yarns and reduce the overall cost of the pinwire.
Polymere zur Verwendung in Steckdrähten können aus Polyamiden, PET, PEEK und anderen Materialien innerhalb der vorgegebenen Temperaturspezifikationen bestehen.Polymers for use in plug wires can consist of polyamides, PET, PEEK and other materials within specified temperature specifications.
Die Verwendung von Polymergarnsystemen als Steckdraht hat einen überraschenden Vorteil für den Thermofixierprozess. Während des Wärmezyklus und in Abhängigkeit von der Temperatur schrumpft das Polymergarn in der Länge, und sein Durchmesser nimmt leicht zu. Eine Vergrößerung des Durchmessers kann zu einer runden, gleichmäßigen Nahtschlaufenbildung beitragen. Im Idealfall nimmt der Durchmesser während des Wärmezyklus zu und kehrt nach dem Abkühlen zum ursprünglichen Durchmesser zurück.The use of polymer yarn systems as pin wire has a surprising advantage for the heat setting process. During the heat cycle and depending on the temperature, the polymer yarn shrinks in length and slightly increases in diameter. Increasing the diameter can contribute to a round, even seam loop formation. Ideally, the diameter increases during the heat cycle and returns to the original diameter after cooling.
Der Prozess des thermischen Fixierens von Schlaufen unter Verwendung eines leitfähigen Steckdrahts kann vorteilhafterweise geregelt sein. Die Regelung kann entweder temperaturgesteuert über Thermoelemente oder stromgesteuert sein. Thermoelemente werden als Rückkopplungsschleife für die Steuerung verwendet, um die Stromstärke des Kreises zu regulieren. Die zeitgesteuerte Wärmeeinstellung kann auch automatisiert werden.The process of thermally fixing loops using a conductive pin wire can advantageously be regulated. The control can be either temperature-controlled via thermocouples or current-controlled. Thermocouples are used as a control feedback loop to regulate the current strength of the circuit. The timed heat setting can also be automated.
Thermoelemente können weggelassen werden, wenn der spezifische Widerstand der Stifte bekannt ist. Der Widerstand der meisten leitfähigen Garne ist innerhalb des angegebenen Temperaturbereichs (Raumtemperatur - 190C) recht stabil.Thermocouples can be omitted if the resistivity of the pins is known. The resistance of most conductive Yarn is quite stable within the specified temperature range (room temperature - 190C).
Das folgende Beispiel soll die Erfindung näher erläutern. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiel beschränkt.
- • Grundgewebe: Flachgewebe in Leinwandbindung mit Längs- und Querfäden aus PA6
- • Durchmesser der MD-Fäden 0.4 mm
- • Durchmesser des elektrisch leitfähigen Steckdrahts: 1,4mm
- • Der Steckdraht ist als Zwirn aus Konstantan ® ausgeführt.
- • Die Spannung wurde so weit erhöht, bis die Temperatur des Steckdrahts 150°C beträgt.
- • Dauer der thermischen Behandlung: 2 Minuten bis 10 Minuten, z.B. 5 Minuten.
- • Anschließend wird die Spannung langsam auf null zurückgefahren (z.B. über 60 Sekunden)
- • Base fabric: Flat weave plain weave with longitudinal and transverse threads made of PA6
- • Diameter of MD threads 0.4 mm
- • Diameter of the electrically conductive plug wire: 1.4mm
- • The plug-in wire is made from Konstantan ® thread.
- • The voltage was increased until the temperature of the plug wire was 150°C.
- • Duration of thermal treatment: 2 minutes to 10 minutes, eg 5 minutes.
- • The voltage is then slowly reduced to zero (e.g. over 60 seconds)
Bisher wurden die Verfahren der thermischen Fixierung für Gewebe beschrieben, bei denen die Nahtschlaufen durch Falten eines Flachgewebes entstehen.So far, the methods of thermal fixation have been described for fabrics in which the seam loops are created by folding a flat fabric.
Bei der klassischen Herstellung von Nahtgeweben werden bisher die Nahtschlaufen direkt im Webstuhl erzeugt. Dazu werden an beiden Seiten des Webstuhl Webdrähte („Weaving Pintle“) in MD Richtung eingezogen. Die CD-Fäden werden dann jeweils um diese Webdrähte herum gewebt. Nach Entfernen der Webdrähte entstehen dann die Nahtschlaufen, die -analog zu dem oben beschriebenen Verfahren ineinander geführt werden können. Auch solche Nahtschlaufen können unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen Steckdrahts thermisch fixiert werden.In the classic production of seam fabrics, the seam loops have so far been created directly in the loom. To do this, weaving pintles are pulled in on both sides of the loom in the MD direction. The CD threads are then woven around these weaving wires. After removing the weaving wires, the seam loops are created, which can be guided into one another analogously to the process described above. Such seam loops can also be thermally fixed using an electrically conductive pin wire.
Es ist dabei insbesondere auch möglich, dass der Webdraht („weaving pintle“) als elektrisch leitfähiger Steckdraht nach einem der oben beschriebenen Aspekte ausgeführt ist.In particular, it is also possible for the weaving pintle to be designed as an electrically conductive pintle wire according to one of the aspects described above.
Die oben beschriebenen Verfahren können für eine Vielzahl von Anwendungen genutzt werden. So können damit beispielsweise Grundgewebe für Papiermaschinenbespannungen, z.B. Nahtfilze- hergestellt werden, aber auch für andere Gewebebänder mit Steckdrahtnaht, wie Transportbänder, Förderbänder, Funktionsbänder etc..The methods described above can be used for a variety of applications. For example, it can be used to produce base fabrics for paper machine clothing, e.g. seam felts, but also for other fabric belts with pin-wire seams, such as conveyor belts, conveyor belts, functional belts, etc.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Die Erfindung ist dabei nicht auf die in den Figuren gezeigten Varianten beschränkt. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
-
1 a bis 1d erläutern Schritte eines Verfahrens gemäß einem Aspekt der Erfindung -
2a bis 2d 1 d erläutern Schritte eines Verfahrens gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung -
3 und4 zeigen Nahtschlaufen mit Steckdrähten zur Durchführung von Verfahrensschritten gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung.
-
1a to 1d explain steps of a method according to one aspect of the invention -
2a to 2d 1 d explain steps of a method according to a further aspect of the invention -
3 and4 show seam loops with plug-in wires for carrying out method steps according to various aspects of the invention.
Für Verfahren gemäß diverser Aspekte der vorliegenden Erfindung können als Flachgewebe 3 Gewebe in Leinwandbindung verwendet werden. Es ist auch vorstellbar, dass sich ein einer Stelle des Flachgewebes 3 einer oder mehrere Parameter des Webmusters ändern. Ein solcher Wechsel ist sinnvollerweise an der künftigen Faltstelle vorgesehen.For processes according to various aspects of the present invention, 3 plain weave fabrics can be used as flat fabrics. It is also conceivable that one or more parameters of the weaving pattern change at one point on the
In
Jedoch sind die Längsfäden 4 durch den thermischen Fixierungsprozess immer noch verformt. Runde, in einer Ebene ausgerichtete Nahtschlaufen sind jedoch Grundlage für gute Nahtbespannungen. Diese Verformungen sollen durch eine weitere thermische Behandlung - ggf. in Kombination mit einer gewissen Spannung in Längsrichtung - wieder entfernt werden.However, the
In einem Verfahren gemäß einem Aspekt der Erfindung wird hierzu, wie in
Während das in den
Wie in
Wie in
Die thermische Fixierung der Nahtschlaufen 2 in Form eines geschlossenen Endlosbands kann vorteilhaft sein, da so sehr einfach z.B. eine gewünschte Vorspannung auf die Nahtschlaufen aufgebracht werden kann. Somit kann in gewissen Grenzen auf die Ausformung der Nahtschlauen 2 Einfluss genommen werden.The thermal fixation of the
Für die Ausgestaltung des elektrisch leitfähigen Steckdrahts 1 stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Prinzipiell ist es möglich, diesen als einfachen metallischen Monodraht 1, insbesondere mit kreisrundem Querschnitt auszuführen. Dies hat aber den Nachteil, dass bei elektrischen Leitern mit steigendem Durchmesser des Drahts der Widerstand sinkt, wodurch sich der Draht weniger aufheizt. Dies ist, insbesondere bei Nahtschlaufen 2 mit größerem Schlaufendurchmesser, oft nachteilig.
Eine weitere mögliche Ausführung des elektrisch leitfähigen Steckdrahts 1 ist in
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- elektrisch leitfähiger Steckdrahtelectrically conductive plug wire
- 22
- NahtschlaufeSeam loop
- 33
- FlachgewebeFlat weave
- 44
- LängsfadenLongitudinal thread
- 55
- QuerfadenCross thread
- 66
- FensterWindow
- 77
- ZwirnTwine
- 88th
- elektrisch leitfähiges Garnelectrically conductive yarn
- 99
- nicht elektrisch leitfähiges Garnnon-electrically conductive yarn
- 1111
- Spannungsquellevoltage source
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0425523 [0003]EP 0425523 [0003]
- EP 2788546 B1 [0004, 0022]EP 2788546 B1 [0004, 0022]
- DE 102019121485 [0005, 0022]DE 102019121485 [0005, 0022]
- US 2009/0090425 [0021]US 2009/0090425 [0021]
- EP 4010528 [0072]EP 4010528 [0072]
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-
2022
- 2022-08-29 DE DE102022121769.8A patent/DE102022121769A1/en active Pending
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---|---|---|---|
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