EP2072670A1 - Band für eine Maschine zur Herstellung von Bahnmaterial und Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bands - Google Patents

Band für eine Maschine zur Herstellung von Bahnmaterial und Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bands Download PDF

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EP2072670A1
EP2072670A1 EP08161414A EP08161414A EP2072670A1 EP 2072670 A1 EP2072670 A1 EP 2072670A1 EP 08161414 A EP08161414 A EP 08161414A EP 08161414 A EP08161414 A EP 08161414A EP 2072670 A1 EP2072670 A1 EP 2072670A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
polymer material
layer
fibers
fiber
polymer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08161414A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Crook
Robert Eberhardt
Arved Westerkamp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP2072670A1 publication Critical patent/EP2072670A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F7/00—Other details of machines for making continuous webs of paper
    • D21F7/08—Felts
    • D21F7/083—Multi-layer felts
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/0027—Screen-cloths
    • D21F1/0036—Multi-layer screen-cloths

Definitions

  • the present invention relates to a belt for a machine for producing sheet material, in particular paper or cardboard, and to a method for producing such a belt.
  • the endless belts used, for example, in press sections of paper machines move together with the web material to be produced through one or more press nips, where, on the one hand, the web material is compacted, on the other hand, liquid is pressed out of it by the pressing together of two rollers with the interposition of the belt and the web material to be produced becomes.
  • the pressed-out liquid should be removed with or through the band.
  • this band it is necessary to provide this band with a porous or voided structure suitable for receiving the liquid.
  • such a structure is of course also subject to the pressing load occurring in the area of a press nip, so that the risk of material fatigue due to the constant compression and relaxation or the porosity and thus the available cavities can greatly decrease over the service life.
  • this object is achieved by a belt, in particular press felt, for a machine for producing web material, in particular paper or cardboard, comprising a support structure and at least one layer of fiber material, wherein at least a part of the fibers of the at least one Layer of fibrous material is at least partially coated with a film-forming first polymer material and wherein a second polymer material and fibers of the at least one fiber layer, a fluid-permeable composite structure is formed by the second polymer material formed between these fibers only partially filled and / or bridged ,
  • At least one layer of fiber material at least a portion of the fibers is at least partially coated with a film of a first polymeric material.
  • a permeable composite structure of a second polymer material and fibers of the fiber layer is formed by the second polymer material partially filling and / or bridging voids formed between fibers of the at least one fiber layer.
  • a structure constructed from the second polymer material is provided, which in its spatial configuration is in particular at least partially connected, preferably completely coherent and irregular. Fibers of the fiber layer are at least partially embedded in the polymeric structure.
  • the effects generated by two polymer materials interact.
  • the fibers or at least a part of them are coated with a first film-forming polymer material and thereby supported in their structure or stiffened.
  • this coating can form a crosslinking of the individual fibers with one another, so that, taking into account the elastic properties of the polymer material intended for the coating, a significantly better return characteristic can be combined with reduced material fatigue.
  • a second polymer material forming a permeable composite structure, which bridges and / or fills in particular cavities between the already fibers of the at least one fiber layer, the water absorption and removal capacity of this layer can be adjusted in a targeted manner.
  • the second polymer material per se is non-porous or permeable, in particular, for example, not foamed, but that a permeable composite structure is formed by only partially bridging and / or filling the cavities formed between the fibers.
  • At least some of the fibers of the at least one fiber layer are glued together at fiber crossing and / or fiber contact points by the first polymer material forming the film.
  • the bonding of the fibers of the layer forms a coherent network of interconnected fibers. This fiber network contributes significantly to the elastic properties and the resilience of the at least one layer of fibrous material.
  • the permeable composite structure comprising the second polymer material preferably comprises at least partially coherent spatial and / or areal polymeric structures which are arranged irregularly in the at least one layer of fiber material.
  • the second polymer material forms a one-piece, ie, completely coherent, and permeable polymer layer in the at least one layer of fibrous material.
  • the polymer layer is in this case in particular elastically compressible.
  • the polymer layer can extend over the width of the layer of fiber material or only over part of the width of the layer of fiber material. In both cases, however, the polymer layer extends over the entire length of the strip.
  • a one-piece polymer layer is to be understood here as meaning a polymer layer which is formed from a single coherent piece.
  • the polymer layer has openings extending therethrough, the openings in the polymer layer being formed by the polymer material forming the polymer layer only partially filling and / or bridging voids formed between fibers of the fiber layer.
  • the fiber material if it is, for example, of polyamide, for example, be dissolved out by means of formic acid.
  • a particularly preferred embodiment of the invention provides that the second polymer material at least partially filling and / or bridging the interstices between fibers is at least partially, in particular completely, attached to portions of the fibers which are coated with the first polymer material forming the film.
  • the first polymer material forming the film additionally acts as a semi-intermediate between the second polymer material and the fibers of the at least one fiber layer.
  • the first polymeric material and the second polymeric material preferably each comprise an elastomeric polymer, in particular, the first and second polymeric materials are an elastomeric polymer.
  • the second polymer material comprises, alone or in combination, a thermoplastic elastomer, in particular a thermoplastic elastomeric polyurethane, a polyether blockpolyamide, a polyamide preferably of the types PA 11, PA 12, PA 6.10 or PA 6.12, in particular the second polymer material is one of the abovementioned materials.
  • the first polymer material can, for example, in the form of an aqueous dispersion of particulate first Polymer material are applied in the at least one layer of fiber material.
  • aqueous dispersions are known, for example, under the name "witcobond polymer dispersion" and are obtained, for example, from Baxenden Chemicals Ltd. distributed in England.
  • the first polymeric material to which the fibers are coated has a higher melting point than the second polymeric material.
  • the second polymer material forming a permeable composite structure after the fibers have already been coated with the first polymer material without affecting the coating of the fibers required to melt the starting material for the second polymer material forming a permeable composite structure.
  • the fiber of the first polymer material, at least partially covering the fibers, preferably has a thickness in the range from 1 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the film formed from the first polymer material has a uniform thickness.
  • At least a portion of the fibers of the at least one layer of fibrous material may be coated with multiple film layers of first polymeric materials. It is conceivable in this connection that at least some of the several film layers have mutually different properties. These different properties may, for example, result from mutually different first polymer materials which are used for the respective film layers.
  • an outer fiber layer in which the first and the second polymer material is introduced, provides a web material contact side of the tape.
  • the first and second polymeric materials have mutually different elastic properties.
  • the fibers of the first polymer material covering at least one fiber layer can be up to a depth of 10% to 100%, preferably to a depth of 30% to 100%, most preferably to a depth of 50%. extend to 100%, based on the total thickness of the tape.
  • good interfacial bonding of the second polymeric material may be provided regardless of whether the second polymeric material is capable of the entire thickness of the layer or only locally in a limited thickness range is arranged from fiber material.
  • a further concrete embodiment of the invention provides that, starting from the web material contact side, the voids between fibers of the at least one fiber layer bridging and / or filling second polymer material to a depth of 10% to 50%, preferably up to a depth of 10% 30%, based on the total thickness of the strip.
  • the second polymer material which partially fills the cavities between fibers of the at least one fiber layer does not extend over the entire thickness of the fiber layer, but is arranged substantially in the region of the web material contact side.
  • the second polymer material filling the cavities in the region of the web material contact side provides large local area elements, whereby significantly lower local pressure differences are produced on the web material contact side as the band passes through a press nip than with an uncoated fiber web providing the web material contact side. This has a particularly positive effect on a uniform and mark-free drainage of the paper web in the press nip.
  • the procedure is such that the second polymer material at least partially, in particular completely, attaches to sections of the fibers already coated with the first polymer material.
  • the first polymer film material forming a film for example, after the second polymer material has melted, its adhesion to the fibers is substantially improved, which leads to a significantly prolonged durability of the product performance on the paper machine.
  • the first polymer material has in addition to the function of stiffening the layer of fiber material, the task of improving the adhesion of the second polymer material to the fibers.
  • a preferred embodiment of the invention provides that in measure b) at least some of the fibers of the at least one fiber layer at fiber crossing and / or fiber contact points through the first Polymermateial be glued together.
  • the measure b) preferably comprises the introduction of an aqueous dispersion of particulate, in particular finely particulate, first polymer material into the at least one layer of fiber material and the removal of liquid from the dispersion introduced in the at least one fiber layer.
  • the fibers of the at least one fiber layer covering film substantially, in particular completely, is formed by the liquid is withdrawn from the particulate polymer dispersion and the polymer particles form a film forming on the fibers.
  • the surface can then be influenced in its topography in such a way that it assumes a configuration advantageous for the design of the web product to be produced thereon.
  • it is preferable to smooth the web material contact side e.g. by calendering. Therefore, a further embodiment of the method according to the invention provides in particular that after measure c) the web material contact side of the strip is processed in a further measure using pressure and / or temperature, in particular smoothed and / or compacted.
  • Another development of the invention provides that the at least one layer of fiber material with the first and the second polymer material after measure c) is compressed in a further measure using pressure and / or temperature. As a result, precompaction of this layer is achieved.
  • At least 50% of the particles of the fine particulate first polymer material have a size in the range from 2.0 nm to 10 ⁇ m. It is conceivable in this connection that all particles of the finely particulate first polymer material have a size of not more than 10 .mu.m, in particular of not more than 2 .mu.m.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the measure b) is carried out a number of times to provide a multilayer or multi-layered fiber of the at least one layer of fiber material covering film.
  • the measure b) is carried out a number of times to provide a multilayer or multi-layered fiber of the at least one layer of fiber material covering film.
  • the fibers of the at least one layer of fiber material are coated with different first polymer material.
  • the measure c) comprises the introduction of the second polymer material in particle form in preferably aqueous dispersion in the at least one layer of fiber material and the melting of the introduced in the least one fiber layer second polymer material in particle form.
  • the permeable composite structure comprising the second polymer material is formed by melting the second polymer material after its introduction into the at least one layer of fibrous material, adhering to the fibers, and subsequently solidifying the melted second polymeric material to the fibers.
  • liquid may be preferably withdrawn from the at least one layer of fibrous material prior to the melting of the particulate second polymer material.
  • the first and second particulate polymeric material comprises an elastomer, in particular, the first and second particulate polymeric material is an elastomer.
  • the elastomer may in particular be polyurethane.
  • the first polymer material in particle form may have a smaller particle size than the second polymer material in particle form.
  • the particulate first polymer material used in measure b) has a higher melting point than that in measure c). used particulate second polymer material.
  • the measure a) may include fixing, preferably needling, the at least one layer of fiber material to a support structure. It is conceivable in this connection that the bonding of the at least one layer of fibrous material to the support structure takes place prior to the application of the first and second polymer material or, alternatively, first the first and the second polymer material is applied to the at least one layer of fibrous material before Connect this with the Carrying structure takes place.
  • the support structure may be fabric-like or random. It is also conceivable in this connection that the carrying structure comprises or is formed from a one-piece polymeric lattice structure, as is the case for example in the US Pat EP0285376 is described. In general, any textile surface structure which is suitable as a load-bearing support structure is conceivable.
  • the at least one layer of fiber material may be formed in particular as a nonwoven layer.
  • the measure c) can be carried out after the measure b).
  • the Fig. 1 shows in a pregnant foodsphase in section a belt 10, as it can be used for example in a press section of a paper machine.
  • the band 10 comprises a support structure 12, which may be formed, for example, as a fabric, as a scrim or as a spiral link structure.
  • a layer 16 of fiber material On a machine contact side 14 of the support structure 12 may be provided a layer 16 of fiber material, which may be connected to the support structure 12, for example by needling.
  • a layer 20 and a layer 40 of fiber material is provided in the illustrated example. These are also firmly connected to the support structure 12 preferably by needling.
  • the fibers of the two layers 20 and 40 are coated with a first polymer material forming a film.
  • the first polymer material forming the film can also completely or partially coat the layers 12 and 16.
  • a plurality of fine particles 22 of the first polymer material is applied in the layer 20 of fiber material. These particles 22 preferably spread over the entire thickness of the layer 20 of fiber material. This can be done so that an aqueous dispersion of fine particulate first polymer material 22 is applied with a weight fraction of about 2 to 10% of the particles 22 from the web material contact side 18 of the tape ago in the layer 20.
  • the liquid is removed from the layers 20, 40 and 16 of fiber material and also the support structure 12, for example by evaporation, whereby a fiber of these layers at least partially coating film forms.
  • This process of introducing a film-forming first polymer material, the drying and film-forming process and thus the coating and partially bonding, or embedding of the fibers can be repeated several times, so that forms a corresponding multilayer coating on the fibers.
  • the materials used for this purpose may differ, for example, from film layer to film layer.
  • a second particulate polymer material may be introduced whose particles are then dimensioned, for example, such that at least 50% of the Total volume of all particles thereof have a size in the range of 20 microns to 120 microns. These particles will be distributed in accordance with the porosity of the layer 20 from already coated fiber material in the inner volume area, which due to the generally larger particles this increases in the near-surface region, i. in the region of the web material contact side 18, accumulate. If necessary, smaller particles can penetrate deeper into the overall structure (layers 20, 12, 16).
  • the second polymer material forming the permeable layer preferably has a lower melting point than the first polymeric material with which the fibers of the layer 20 of fiber material have been coated, heating to only a temperature which will melt the remaining second particulate polymer material is required but the first film-forming polymeric material of the fiber coating does not interfere. This creates a strong connection between the two materials.
  • the proportion of this second polymer material forming a coherent polymeric structure is preferably in the range from 20 g / m 2 to 400 g / m 2 .
  • the tensile strength of the second polymer material used is preferably in the range between 5 and 1000 MPa, and this polymer material should have a melting point in the range between 120 ° C and 220 ° C.
  • Polymer dispersions preferably based on polyurethane or polyacrylate, but also other or mixtures of several polymer dispersions, such as, for example, Impranil DLH or Witcobond 372-95 or any similar material having properties in comparable ranges, may preferably be used to provide the film of the first polymer material be used.
  • the tensile strength of the first polymer materials formed from the polymer dispersions may be in the range of 1 to 100 MPa, and the maximum elongation may be in the range of 100 to 1600%.
  • the fine particulate first particulate material is preferably applied in an amount ranging from 20 to 500 g / m 2 .
  • these materials are applied so that they are preferably applied from the web material contact side in preferably aqueous dispersion, so that the particles can be distributed in the inner volume region of the layer of fiber material.
  • at least 50% of the particles of the first polymer material should have a size in the range of 2 nm - 10 microns.
  • thermoplastic polymeric materials preferably elastic materials such as e.g. Polyurethanes find use.
  • This can e.g. Polyurethanes as under the trade name Estane, Pearlcoat, Unex, etc. are available and have the required material properties.
  • polyether block polyamides e.g. Pebax ex Arkema
  • polyamides e.g. B. PA11, PA12, PA6, 12, which is e.g. under the trade names Orgasol or Rilsan, or similar.
  • high melt flow materials or material mixtures are used.
  • the second polymer material is preferably used in powder form and preferably applied as an aqueous dispersion.
  • dispersants and thickeners can be used.
  • the second polymer material can also be applied dry, for example, by sprinkling.
  • the first polymer material forming the film e.g. a spraying process, patting, padding, etc are used
  • the aforementioned methods as well as thermal application methods can be used.
  • the film-forming coating of the fiber material is also conceivable by means of polymer solutions.
  • the principles of the invention may find application when employing multiple layers of fibrous material. It is also possible to carry out the described measures, that is to say the coating of the fibers and the formation of the permeable composite structure, in one operation.
  • the coarser particles accumulate primarily on the surface of the fibers.
  • a polymer film forms on the fibers, which additionally bonds the coarser particles.
  • the second polymer material forming the permeable layer is preferably lower in melting point than the polymer material with which the fibers of the layer 20 of fiber material have been coated, heating is only required to a temperature which, while melting the remaining second particulate material the material of the fiber coating is not affected and leads to a strong connection of both materials.
  • the Fig. 2 shows in a schematic enlarged view of the fiber structure of the layer 20 of fiber material thereof.
  • Fig. 2 individual fibers 26 coated with a film 28 of the first polymeric material.
  • the fibers 26 are reinforced by this film coating 28.
  • a bond is created by the film 28 at the intersections of the fibers 26, so that also the total strength of the layer 20 of fibrous material increases.
  • the permeable polymeric structure 30 forming second polymer material, which mainly accumulates in the region of intersections or in the vicinity of the already coated with the film 28 fibers 26 after it has been melted and cooled again. Between the fibers 26 and the polymer material regions 28, 30 are the pores or cavities 32, which allow the passage of liquid through the layer 20.
  • the Fig. 3 shows in cross-section an electron micrograph of an inventive formed as a press felt belt 10th
  • the belt 10 has a layer of fiber material 20 with fibers 26 providing the web material contact side 18.
  • the machine contact side 14 of the belt 10 is formed by a layer of fiber material 16.
  • a support structure 12 in the form of a fabric 12 is arranged.
  • the two layers of fiber material 16 and 20 and the fabric 12 are connected by needling firmly together.
  • the fibers 26 of the layer 20 are substantially completely coated with the film 28 formed from the first polymeric material.
  • the Fig. 4 and 5 show the plan view of the web material contact surface 22 of such a layer 20 of polymeric material. It can be seen the fiber structure and the surrounding structure-forming polymeric material and a variety of pores. With this patterning, not only an increased strength and recovery property of the fibrous material layer 20 is achieved. The microstructuring and optionally the surface energy of the introduced polymer material on the surface also facilitates the release of such a band where it is to be separated from the web material to be produced.

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Abstract

Ein Band für eine Maschine zur Herstellung von Bahnmaterial, insbesondere Papier oder Karton, umfasst eine Tragestruktur (12) und an einer Bahnmaterialkontaktseite (18) der Tragestruktur (12) wenigstens eine Lage (20) aus Fasermaterial, wobei wenigstens ein Teil der Fasern (26) der wenigstens einen Lage (20) aus Fasermaterial mit einem Film aus einem ersten Polymermaterial (28) überzogen ist und wobei in der wenigstens einen Lage (20) aus Fasermaterial aus einem zweiten Polymermaterial (30) eine permeable Verbundstruktur gebildet ist, indem zwischen Fasern (26) der wenigstens einen Faserlage (20) gebildete Hohlräume teilweise mit dem zweiten Polymermaterial gefüllt sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Band für eine Maschine zur Herstellung von Bahnmaterial, insbesondere Papier oder Karton, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bands.
  • Die beispielsweise in Presssektionen von Papiermaschinen eingesetzten Endlosbänder bewegen sich zusammen mit dem zu fertigenden Bahnmaterial durch einen oder mehrere Pressnips hindurch, wo beispielsweise durch das Gegeneinanderpressen zweier Walzen unter Zwischenanordnung des Bands und des zu fertigenden Bahnmaterials einerseits das Bahnmaterial verdichtet wird, andererseits Flüssigkeit aus diesem herausgepresst wird. Die herausgepresste Flüssigkeit soll mit dem bzw. durch das Band hindurch abgeführt werden. Dazu ist es erforderlich, dieses Band mit einer zur Aufnahme der Flüssigkeit geeigneten porösen bzw. mit Hohlräumen versehenen Struktur bereitzustellen. Eine derartige Struktur unterliegt jedoch selbstverständlich auch der im Bereich eines Pressnips auftretenden Pressbelastung, so dass durch die ständige Kompression und Entspannung die Gefahr einer Materialermüdung besteht bzw. die Porosität und somit die zur Verfügung stehenden Hohlräume über die Betriebslebensdauer hinweg stark abnehmen können.
  • Es ist die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, ein Band für eine Maschine zur Herstellung von Bahnmaterial, insbesondere Papier oder Karton, bzw. ein Verfahren zur Herstellung desselben vorzusehen, mit welchen bei verbesserter Flüssigkeitsabführeigenschaft eine höhere Standfestigkeit erzielt werden kann.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Band, insbesondere Pressfilz, für eine Maschine zur Herstellung von Bahnmaterial, insbesondere Papier oder Karton, umfassend eine Tragestruktur und wenigstens eine Lage aus Fasermaterial, wobei wenigstens ein Teil der Fasern der wenigstens einen Lage aus Fasermaterial wenigstens teilweise mit einem einen Film bildenden ersten Polymermaterial überzogen ist und wobei aus einem zweiten Polymermaterial und Fasern der wenigstens einen Faserlage eine für Fluid permeable Verbundstruktur gebildet ist, indem das zweite Polymermaterial zwischen diesen Fasern gebildete Hohlräume nur teilweise füllt und/oder überbrückt.
  • Mit anderen Worten wird in der zumindest eine Lage aus Fasermaterial wenigstens ein Teil der Fasern wenigstens teilweise mit einem Film aus einem ersten Polymermaterial überzogen. Ferner wird eine permeable Verbundstruktur aus einem zweiten Polymermaterial und Fasern der Faserlage gebildet, indem das zweite Polymermaterial zwischen Fasern der wenigstens einen Faserlage gebildete Hohlräume teilweise füllt und/oder überbrückt. Hierbei wird ein aus dem zweiten Polymermaterial aufgebautes Gebilde bereitgestellt, das in seiner räumlichen Gestalt insbesondere zumindest teilweise zusammenhängend, vorzugsweise vollständig zusammenhängend und unregelmäßig ausgebildet ist. In das polymere Gebilde sind Fasern der Faserlage zumindest teilweise eingebettet.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Band wirken die durch zwei Polymermaterialien generierten Effekte zusammen. Zum einen werden die Fasern bzw. zumindest ein Teil derselben mit einem ersten einen Film bildenden Polymermaterial überzogen und dadurch in ihrer Struktur gestützt bzw. versteift. Bereits dieser Überzug kann eine Vernetzung der einzelnen Fasern untereinander bilden, so dass unter Berücksichtigung der elastischen Eigenschaften des für den Überzug vorgesehenen Polymermaterials eine deutlich bessere Rückstellcharakteristik mit verminderter Materialermüdung kombiniert werden kann. Durch das weiterhin vorhandene und mit der Lage aus Fasermaterial eine permeable Verbundstruktur bildende zweite Polymermaterial, welches insbesondere Hohlräume zwischen den bereits Fasern der wenigstens einen Faserlage überbrückt und/oder füllt, kann das Wasseraufnahme- und Abführvermögen dieser Lage gezielt eingestellt werden.
  • Zu bemerken ist in diesem Zusammenhang, dass das zweite Polymermaterial an sich nicht porös oder permeabel, insbesondere bspw. nicht geschäumt, ist, sondern dass durch das nur teilweise Überbrücken und/oder Füllen der zwischen den Fasern gebildeten Hohlräume eine permeable Verbundstruktur gebildet wird.
  • Vorzugsweise sind zumindest einige der Fasern der wenigstens einen Faserlage an Faserkreuzung- und/oder Faserberührungsstellen durch das den Film bildende erste Polymermateial miteinander verklebt. Durch die Verklebung der Fasern der Lage bildet sich ein zusammenhängendes Netzwerk aus miteinander verbundenen Fasern aus. Dieses Fasernetzwerk trägt wesentlich zu den elastischen Eigenschaften und dem Rücksprungvermögen der zumindest einen Lage aus Fasermaterial bei.
  • Ferner umfasst die das zweite Polymermaterial umfassende permeable Verbundstruktur vorzugsweise zumindest teilweise zusammenhängende räumliche und/oder flächige polymere Gebilde, die in der zumindest einen Lage aus Fasermaterial unregelmäßig angeordnet sind. Vorzugsweise bildet das zweite Polymermaterial eine einstückige, d.h. vollständig zusammenhängende, und permeable Polymerschicht in der zumindest einen Lage aus Fasermaterial aus. Die Polymerschicht ist hierbei insbesondere elastisch kompressibel. Die Polymerschicht kann sich hierbei je nach Einsatzzweck über die Breite der Lage aus Fasermaterial oder nur über einen Teil der Breite der Lage aus Fasermaterial erstrecken. In beiden Fällen erstreckt sich die Polymerschicht aber auf der gesamten Länge des Bandes.
  • Unter einer einstückigen Polymerschicht ist hierbei eine Polymerschicht zu verstehen, die aus einem einzigen zusammenhängenden Stück gebildet ist. Zur Bereitstellung der Permeabilität weist die Polymerschicht sich durch diese erstreckende Öffnungen auf, wobei die Öffnungen in der Polymerschicht dadurch gebildet sind, indem das die Polymerschicht bildende Polymermaterial zwischen Fasern der Faserlage gebildete Hohlräume nur teilweise füllt und/oder überbrückt. Zum Nachweis der Einstückigkeit der permeablen Polymerschicht kann das Fasermaterial, wenn dieses bspw. aus Polyamid ist, bspw. mittels Ameisensäure herausgelöst werden.
  • Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das die Hohlräume zwischen Fasern zumindest teilweise füllende und/oder überbrückende zweite Polymermaterial wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, an Abschnitten der Fasern angelagert ist, die mit dem den Film bildenden ersten Polymermaterial überzogenen sind. In diesem Fall wirkt das den Film bildende erste Polymermaterial zusätzlich als Halftvermittler zwischen dem zweiten Polymermaterial und den Fasern der zumindest einen Faserlage.
  • Das erste Polymermaterial und das zweite Polymermaterial umfasst bevorzugt jeweils ein elastomeres Polymer, insbesondere ist das erste und das zweite Polymermaterial ein elastomeres Polymer.
  • Beispielhaft umfasst das zweite Polymermaterial allein oder in Kombination ein thermoplastisches Elastomer, insbesondere ein thermoplastisches elastomeres Polyurethan, ein Polyetherblockpolyamid, ein Polyamid bevorzugt der Typen PA 11, PA 12, PA 6.10 oder PA 6.12, insbesondere ist das zweite Polymermaterial eines der vorgenannten Materialien.
  • Wie noch später beschrieben wird, kann das erste Polymermaterial bspw. in Form einer wässrigen Dispersion aus partikelförmigem erstem Polymermaterial in die zumindest eine Lage aus Fasermaterial appliziert werden. Solche wässrigen Dispersionen sind beispielsweise unter dem Namen "witcobond polymer dispersion" bekannt und werden beispielsweise von der Firma Baxenden Chemicals Ltd. in England vertrieben.
  • Vorzugsweise weist das erste Polymermaterial, mit welchem die Fasern überzogen sind, einen höheren Schmelzpunkt auf, als das zweite Polymermaterial. Somit wird es möglich, das eine permeable Verbundstruktur ausbildende zweite Polymermaterial einzubringen, nachdem die Fasern bereits mit dem ersten Polymermaterial überzogen worden sind, ohne bei der zum Aufschmelzen des Ausgangsmaterials für das eine permeable Verbundstruktur ausbildende zweite Polymermaterial erforderlichen Erwärmung den Überzug der Fasern zu beeinträchtigen.
  • Der Fasern zumindest abschnittweise überziehende Film aus dem ersten Polymermaterial hat vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 1µm bis 20µm. Vorzugsweise hat der aus dem ersten Polymermaterial gebildete Film eine gleichmäßige Dicke.
  • Wenigstens ein Teil der Fasern der wenigstens einen Lage aus Fasermaterial kann mit mehreren Filmlagen von erstem Polymermaterialien überzogen sein. Denkbar ist in diesem Zusammenhang, dass zumindest einige der mehreren Filmlagen zueinander unterschiedliche Eigenschaften haben. Diese unterschiedlichen Eigenschaften können sich bspw. durch zueinander unterschiedliche erste Polymermaterialien ergeben, welche für die jeweiligen Filmlagen verwendet werden.
  • Nach einer konkreten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine äußere Faserlage, in der das erste und das zweite Polymermaterial eingebracht ist, eine Bahnmaterialkontaktseite des Bandes bereitstellt.
  • Vorzugsweise haben das erste und das zweite Polymermaterial zueinander unterschiedliche elastische Eigenschaften.
  • Ganz generell kann sich ausgehend von der Bahnmaterialkontaktseite das Fasern der wenigstens einen Faserlage überziehende erste Polymermaterial bis zu einer Tiefe von 10% bis 100%, bevorzugt bis zu einer Tiefe von 30% bis 100%, ganz besonders bevorzugt bis zu einer Tiefe von 50% bis 100%, bezogen auf die Gesamtdicke des Bandes erstrecken. Bei vollständiger Durchdringung des ersten Polymermaterials über die Dicke der Faserlage kann eine gute Anbindung des in die Lage eingebrachten zweiten Polymermaterials bereitgestellt werden, und zwar unabhängig davon, ob das zweite Polymermaterial auf der gesamten Dicke der Lage oder nur lokal in einem begrenzten Dickenbereich in der Lage aus Fasermaterial angeordnet ist.
  • Eine weitere konkrete Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich ausgehend von der Bahnmaterialkontaktseite das Hohlräume zwischen Fasern der wenigstens einen Faserlage überbrückende und/oder füllende zweite Polymermaterial bis zu einer Tiefe von 10% bis 50%, bevorzugt bis zu einer Tiefe von 10% bis 30%, bezogen auf die Gesamtdicke des Bandes erstreckt. In diesem Fall erstreckt sich also das die Hohlräume zwischen Fasern der zumindest einen Faserlage teilweise füllende zweite Polymermaterial nicht über die gesamte Dicke der Faserlage, sondern ist im Wesentlichen im Bereich der Bahnmaterialkontaktseite angeordnet. Das im Bereich der Bahnmaterialkontaktseite angeordnete die Hohlräume füllende zweite Polymermaterial stellt große lokale Flächenelemente bereit, wodurch beim Durchlauf des erfindungsgemäßen Bandes durch einen Pressnip deutlich geringere lokale Druckunterschiede auf der Bahnmaterialkontaktseite erzeugt werden, als bei einer unbeschichteten die Bahnmaterialkontaktseite bereitstellenden Faserlage. Dies wirkt sich insbesondere positiv auf eine gleichmäßige und markierungsfreie Entwässerung der Papierbahn im Pressnip aus.
  • Von Vorteil ist im oben genannten Zusammenhang, wenn 80% des Hohlräume zwischen Fasern der wenigstens einen Faserlage überbrückenden und/oder füllenden zweiten Polymermaterials auf 80% der Dicke, insbesondere auf 40% der Dicke des Bandes angeordnet ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bandes zur Herstellung von Bahnmaterial, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend die Maßnahmen:
    1. a) Bereitstellen wenigstens einer Lage (20) aus Fasermaterial,
    2. b) wenigstens teilweises Überziehen wenigstens eines Teils der Fasern (26) der wenigstens einen Lage (20) aus Fasermaterial mit einem Film aus einem ersten Polymermaterial (28),
    3. c) Bilden einer für Fluid permeablen Verbundstruktur (30) aus einem zweiten Polymermaterial und Fasern (26) der wenigstens einen Faserlage (20), indem bewirkt wird, dass das zweite Polymermaterial (30) zwischen Fasern (26) gebildete Hohlräume nur teilweise füllt und/oder überbrückt.
  • Vorzugsweise wird bei der Maßnahme c) so vorgegangen, dass sich das zweite Polymermaterial zumindest teilweise, insbesondere vollständig, an bereits mit dem ersten Polymermaterial überzogenen Abschnitten der Fasern angelagert. Durch die Verwendung des ersten, auf Faser einen Film bildenden Polymermaterials wird bspw. nach Anschmelzen des zweiten Polymermaterials dessen Anhaftung an den Fasern wesentlich verbessert, was zu einer deutlich verlängerten Dauerhaftigkeit der Produktperformance auf der Papiermaschine führt. Das erste Polymermaterial hat hierbei zusätzlich zur Funktion der Aussteifung der Lage aus Fasermaterial die Aufgabe die Anhaftung des zweiten Polymermaterials an den Fasern zu verbessern.
  • Um die Fasern der zumindest einen Faserlage miteinander zu verbinden und um damit ein Netzwerk aus Fasern bereitzustellen, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass bei Maßnahme b) zumindest einige der Fasern der wenigstens einen Faserlage an Faserkreuzung- und/oder Faserberührungsstellen durch das erste Polymermateial miteinander verklebt werden.
  • Vorzugsweise umfasst die Maßnahme b) das Einbringen einer wässrigen Dispersion aus partikulärem, insbesondere feinpartikulärem, ersten Polymermaterial in die wenigstens eine Lage aus Fasermaterial sowie den Entzug von Flüssigkeit aus der in der wenigsten einen Faserlage eingebrachten Dispersion. Dies bedeutet, dass der Fasern der zumindest einen Faserlage überziehende Film im Wesentlichen, insbesondere vollständig, dadurch gebildet wird, indem der partikulären Polymerdispersion Flüssigkeit entzogen wird und sich die Polymerpartikel einen Film bildend an den Fasern anlagern.
  • In einem weiteren Bearbeitungsschritt kann die Oberfläche dann in Ihrer Topographie dergestalt beeinflusst werden, dass diese eine für die Gestaltung der darauf zu fertigenden Bahnware vorteilhafte Ausgestaltung einnimmt. Dabei ist bevorzugt eine Glättung der Bahnmaterialkontaktseite z.B. durch Kalandrierung herbeizuführen. Daher sieht eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere vor, dass nach Maßnahme c) die Bahnmaterialkontaktseite des Bandes in einer weiteren Maßnahme unter Verwendung von Druck und/oder Temperatur bearbeitet, insbesondere geglättet und/oder verdichtet wird.
  • Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die wenigstens eine Lage aus Fasermaterial mit dem ersten und dem zweiten Polymermaterial nach Maßnahme c) in einer weiteren Maßnahme unter Verwendung von Druck und/oder Temperatur komprimiert wird. Hierdurch wird eine Vorkompaktierung dieser Lage erreicht.
  • Beispielhaft weisen wenigstens 50% der Partikel des feinpartikulären ersten Polymermaterials eine Größe im Bereich von 2,0nm bis 10 µm auf. Denkbar ist in diesem Zusammenhang, dass sämtliche Partikel des feinpartikulären ersten Polymermaterials eine Größe von maximal 10 µm, insbesondere von maximal 2µm aufweisen.
  • Allgemein soll unter der Größe eines Partikels dessen maximale räumliche Ausdehnung in einer Raumrichtung, d.h. Länge oder Breite oder Höhe, verstanden werden.
  • Um die Fasern der Faserlage in einer Vielzahl von Eigenschaften beeinflussen zu können, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Maßnahme b) mehrmals durchgeführt wird zum Bereitstellen eines mehrlagigen bzw. mehrschichtigen Fasern der wenigstens einen Lage aus Fasermaterial überziehenden Films. Dabei kann zur Beeinflussung der Stabilität der so überzogenen Fasern vorgesehen sein, dass bei wenigstens zwei Durchführungen der Maßnahme b) die Fasern der wenigstens einen Lage aus Fasermaterial mit unterschiedlichem ersten Polymermaterial überzogen werden.
  • Eine weitere Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Maßnahme c) das Einbringen des zweiten Polymermaterials in Partikelform in vorzugsweise wässriger Dispersion in die wenigstens eine Lage aus Fasermaterial sowie das Aufschmelzen des in der wenigsten einen Faserlage eingebrachten zweiten Polymermaterials in Partikelform umfasst. In diesem Fall wird die das zweite Polymermaterial umfassende permeable Verbundstruktur dadurch gebildet, indem das zweite Polymermaterial nach seinem Einbringen in die zumindest eine Lage aus Fasermaterial aufgeschmolzen wird, sich an die Fasern anlagert und nachfolgend das aufgeschmolzene zweite Polymermaterial an den Fasern haftend wieder erstarrt.
  • Auch hier kann vorzugsweise vor dem Aufschmelzen des partikelförmigen zweiten Polymermaterials Flüssigkeit aus der wenigstens einen Lage aus Fasermaterial abgezogen werden.
  • Vorzugsweise umfasst das erste und das zweite partikelförmige Polymermaterial ein Elastomer, insbesondere ist das erste und das zweite partikelförmige Polymermaterial ein Elastomer. Bei dem Elastomer kann es sich insbesondere um Polyurethan handeln.
  • Insbesondere kann das erste Polymermaterial in Partikelform eine kleinere Partikelgröße als das zweite Polymermaterial in Partikelform haben.
  • Um sicherzustellen, dass beim Aufschmelzen der partikulären zweiten Polymermaterials zum Bilden der permeablen Verbundstruktur nicht auch der Überzug der Fasern beeinträchtigt wird, wird vorgeschlagen, dass das bei der Maßnahme b) verwendete partikelförmige erste Polymermaterial einen höheren Schmelzpunkt aufweist, als das bei der Maßnahme c) verwendete partikelförmige zweite Polymermaterial.
  • Gute Ergebnisse bei der Applikationsfähigkeit des zweiten Polymermaterials werden erzielt, wenn 50 Vol % des Gesamtvolumens aller Teilchen des zweiten Polymermaterials (Mittelwert d50) eine Partikelgröße zwischen 20µm und 150µm, bevorzugt zwischen 50µm und 100µm haben.
  • Die Maßnahme a) kann das Festlegen, vorzugsweise Vernadeln, der wenigstens einen Lage aus Fasermaterial an einer Tragestruktur umfassen. Denkbar ist in diesem Zusammenhang, dass das Verbinden der zumindest einen Lage aus Fasermaterial mit der Tragestruktur vor dem Applizieren des ersten und zweiten Polymermaterials erfolgt oder dass alternativ dazu zuerst das erste und das zweite Polymermaterial in die zumindest eine Lage aus Fasermaterial appliziert wird, bevor ein Verbinden dieser mit der Tragestruktur erfolgt.
  • Die Tragestruktur kann gewebeartig oder gelegeartig ausgebildet sein. Denkbar ist in diesem Zusammenhang auch, dass die Tragestruktur eine einstückige polymere Gitterstruktur umfasst oder aus dieser gebildet ist, wie diese bspw. in der EP0285376 beschrieben ist. Denkbar ist ganz allgemein jedwede textile Flächenstruktur, welches geeignet ist als lastaufnehmende Tragestruktur zu fungieren.
  • Ferner kann die wenigstens eine Lage aus Fasermaterial insbesondere als Vlieslage ausgebildet sein.
  • Die Maßnahme c) kann nach der Maßnahme b) durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass zunächst die Fasern mit dem dafür vorgesehenen ersten Polymermaterial überzogen werden, beispielsweise durch Auftrag einer einen Film bildenden Polymerdispersion und anschließendem Trocknen, bzw. Entfernen des flüssigen Mediums. Erst danach erfolgt der Auftrag des zweiten, bevorzugt partikelförmigen Polymermaterials. Wird das Verfahren so geführt, dass sich das zweite Polymermaterial an Stellen der Fasern anlagert, die bereits mit einem Film aus dem ersten Polymermaterial überzogen sind, erfolgt in Folge eines Trocknungs- und Aufschmelzprozesses eine Verbindung des zweiten Polymermaterials mit den bereits mit einem Polymerfilm beschichteten Fasern, wodurch eine permeable, hochelastische Verbundstruktur für den Bahntransport in der bahnbildenden Maschine gebildet wird.
  • Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, die Maßnahmen b) und c) gleichzeitig durchzuführen.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine Prinzip-Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Bandes; in einer Zwischenproduktionsphase,
    Fig. 2
    eine vergrößerte Ansicht von Fasermaterial mit überzogenen Fasern und einer permeablen Verbundstruktur mit Polymermaterial;
    Fig. 3
    eine Elektronenmikroskopaufnahme eines erfindungsgemäßen Pressfilzes im Querschnitt.
    Fig. 4
    eine Elektronenmikroskopaufnahme der Bahnmaterialkontaktseite mit einer permeablen Verbundstruktur aus Fasern und Polymermaterial;
    Fig. 5
    eine weitere Elektronenmikroskopaufnahme der Bahnmaterialkontaktseite mit einer permeablen Verbundstruktur aus Fasern und Polymermaterial.
  • Die Fig. 1 zeigt in einer Zwischenproduktionsphase in Schnittdarstellung ein Band 10, wie es beispielsweise in einer Presssektion einer Papiermaschine eingesetzt werden kann. Das Band 10 umfasst eine Tragestruktur 12, die beispielsweise als Gewebe, als Gelege oder als Spiral-Link-Struktur ausgebildet sein kann. An einer Maschinenkontaktseite 14 der Tragestruktur 12 kann eine Lage 16 aus Fasermaterial vorgesehen sein, die mit der Tragestruktur 12 beispielsweise durch Vernadeln verbunden sein kann. An einer Bahnmaterialkontaktseite 18 ist im dargestellten Beispiel eine Lage 20 und eine Lage 40 aus Fasermaterial vorgesehen. Auch diese sind mit der Tragestruktur 12 vorzugsweise durch Vernadeln fest verbunden.
  • Die Fasern der beiden Lagen 20 und 40 sind mit einem einen Film bildenden ersten Polymermaterial überzogen. Das den Film bildende erste Polymermaterial kann auch die Lagen 12 und 16 ganz oder teilweise überziehen.
  • Hierzu wird in der Lage 20 aus Fasermaterial eine Vielzahl von feinen Partikeln 22 aus dem ersten Polymermaterial appliziert. Diese Partikel 22 verteilen bevorzugt auf der gesamten Dicke der Lage 20 aus Fasermaterial. Dazu kann so vorgegangen werden, dass eine wässrige Dispersion aus feinpartikulärem ersten Polymermaterial 22 mit einem Gewichtsanteil von etwa 2 bis 10% der Partikel 22 von der Bahnmaterialkontaktseite 18 des Bandes her in die Lage 20 appliziert wird.
  • Nachfolgend wird die Flüssigkeit aus den Lagen 20, 40 und 16 aus Fasermaterial und auch der Tragestruktur 12 bspw. durch Verdampfen entfernt, wodurch sich ein Fasern dieser Lagen zumindest teilweise überziehender Film ausbildet.
  • Dieser Vorgang des Einbringens eines einen Film bildenden ersten Polymermaterials, den Trocken- und Filmbildungsprozess und damit das Überziehen und teilweise Verbinden, bzw. Einbetten der Fasern kann mehrfach wiederholt werden, so dass sich ein entsprechender mehrlagiger Überzug an den Fasern bildet. Die hierfür eingesetzten Materialien können sich bspw. von Filmlage zu Filmlage unterscheiden.
  • Nachdem die Fasern der Lage 20 aus Fasermaterial zum größten Teil mit dem ersten Polymermaterial, insbesondere elastischem Polyurethanmaterial, überzogen worden sind, kann dann in einer weiteren Bearbeitungsphase ein zweites partikelförmiges Polymermaterial eingegeben werden, dessen Partikel dann beispielsweise so dimensioniert sind, dass wenigstens 50% des Gesamtvolumens aller Partikel davon eine Größe im Bereich von 20 µm bis 120 µm aufweisen. Auch diese Partikel werden sich in Abstimmung auf die Porosität der Lage 20 aus bereits überzogenem Fasermaterial im Innenvolumenbereich verteilen, wobei aufgrund der grundsätzlich größeren Partikel diese sich verstärkt im oberflächennahen Bereich, d.h. im Bereich der Bahnmaterialkontaktseite 18, ansammeln werden. Kleinere Partikel können ggf. tiefer in die Gesamtstruktur (Lagen 20, 12, 16) eindringen.
  • Nachfolgend findet ein Aufschmelzvorgang statt, in welchem nunmehr das partikelförmige zweite Polymermaterial aufgeschmolzen wird. Da das die permeable Schicht ausbildende zweite Polymermaterial vorzugsweise einen niedereren Schmelzpunkt aufweist als das erste Polymermaterial, mit welchem die Fasern der Lage 20 von Fasermaterial überzogen worden sind, ist ein Erwärmen nur bis zu einer Temperatur erforderlich, die zwar das noch vorhandene zweite partikelförmige Polymermaterial aufschmilzt, jedoch das erste einen Film bildende Polymermaterial des Faserüberzugs nicht beeinträchtigt. Hierdurch wird eine starke Verbindung beider Materialien geschaffen.
    Dieses bildet in erstarrtem Zustand ein dreidimensionales permeables Gebilde in den Hohlräumen der Lage 20 aus Fasermaterial, wobei dieses permeable Polymergebilde primär im oberflächennahen Bereich, d.h. im Bereich der Bahnmaterialkontaktseite 18 vorhanden ist und somit an der Oberfläche der Lage 20 aus Fasermaterial ein plattenartiges polymeres Gebilde bilden kann.
    Zu bemerken ist in diesem Zusammenhang das die Porosität des polymeren Gebildes nicht durch eine Porosität des zweiten Polymermaterials an sich sondern dadurch zustande kommt, dass Hohlräume zwischen Fasern der Faserlage nur teilweise gefüllt und/oder überbrückt sind.
  • Der Anteil dieses ein zusammenhängendes polymeres Gebilde bildenden zweiten Polymermaterials liegt vorzugsweise im Bereich von 20 g/m2 bis 400 g/m2. Die Zugfestigkeit des eingesetzten zweiten Polymermaterials liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 5 und 1000 Mpa, und dieses Polymermaterial sollte einen Schmelzpunkt im Bereich zwischen 120°C und 220°C aufweisen.
  • Zur Bereitstellung des Films aus dem ersten Polymermaterial können bevorzugt Polymerdispersionen, bevorzugt auf Basis von Polyurethan oder Polyacrylat aber auch andere oder Mischungen mehrerer Polymerdispersionen wie z.B. Impranil DLH oder Witcobond 372-95 oder jedwedes ähnliche Material mit Eigenschaften in vergleichbaren Bereichen eingesetzt werden.
  • Die Zugfestigkeit der aus den Polymerdispersionen gebildeten ersten Polymermaterialien kann im Bereich von 1 bis 100 MPa liegen und die maximale Elongation kann im Bereich von 100 bis 1600% liegen. Das feinpartikuläre erste Partikelmaterial wird vorzugsweise mit einer Menge im Bereich von 20 bis 500 g/m2 aufgebracht.
  • Wie bereits ausgeführt, werden diese Materialien so aufgebracht, dass sie bevorzugt von der Bahnmaterialkontaktseite her in vorzugsweise wässriger Dispersion aufgebracht werden, so dass die Partikel sich im Innenvolumenbereich der Lage aus Fasermaterial verteilen können. Dazu sollten wenigstens 50% der Partikel des ersten Polymermaterials eine Größe im Bereich von 2 nm - 10 µm aufweisen.
  • Als zweites Polymermaterial können verschiedene thermoplastische polymere Materialien, bevorzugt elastische Materialien wie z.B. Polyurethane Verwendung finden. Dies können z.B. Polyurethane wie unter dem Handelsnamen Estane, Pearlcoat, Unex, etc. erhältlich sind und die geforderten Materialeigenschaften besitzen sein. Alternativ können auch Polyetherblockpolyamide (z. B. Pebax von Arkema) oder Polyamide, z. B. PA11, PA12, PA6,12, welche z.B. unter den Handelsnamen Orgasol oder Rilsan, o.ä. erhältlich sind, auch in Kombination mit thermoplastischen Polyurethanen eingesetzt werden. Vorzugsweise werden Materialien oder Materialmixturen mit hohem Schmelzfluss verwendet.
  • Das zweite Polymermaterial wird bevorzugt in Pulverform eingesetzt und bevorzugt als wässrige Dispersion appliziert. Um die für den jeweiligen Applikationsprozeß des zweiten Polymermaterials notwendige Viskosität und Stabilität der Dispersion einzustellen, können Dispergiermittel als auch Verdicker Verwendung finden. Das zweite Polymermaterial kann auch trocken bspw. durch Aufstreuen appliziert werden.
  • Für die Applikation des ersten den Film bildenden Polymermaterials kann z.B. ein Sprühprozeß, Pflatschen, Foulardieren, etc verwendet werden, für die Applikation des zweiten Polymermaterials können die vorgenannten Methoden als auch thermische Aufbringungsmethoden verwendet werden. Alternativ ist die filmbildende Beschichtung des Fasermaterials auch mittels Polymerlösungen denkbar.
  • Es ist selbstverständlich, dass die Prinzipien der Erfindung auch Anwendung finden können, wenn mehrere Lagen aus Fasermaterial eingesetzt werden. Auch ist es möglich, die beschriebenen Maßnahmen, also das Überziehen der Fasern und das Bilden der permeablen Verbundstruktur, in einem Arbeitsgang vorzunehmen. Hierzu kann z.B. eine Dispersion bestehend aus einer Mischung einer feinpartikulären Dispersion aus erstem Polymermaterial mit einer Dispersion gröberer Partikel z.B. (D50 = 100µm) des zweiten Polymermaterial in variablen Anteilen appliziert werden. Dabei lagern sich die gröberen Partikel primär an der Oberfläche der Fasern an. Beim anschließenden Trocknungsvorgang bildet sich ein Polymerfilm auf den Fasern, der zusätzlich die gröberen Partikel anbindet.
  • Nachfolgend findet ein Aufschmelzvorgang statt, in welchem die gröberen Partikel aufgeschmolzen werden. Da das die permeable Schicht ausbildende zweite Polymermaterial vorzugsweise einen niedereren Schmelzpunkt aufweist als dasjenige Polymermaterial, mit welchem die Fasern der Lage 20 von Fasermaterial überzogen worden sind, ist ein Erwärmen nur bis zu einer Temperatur erforderlich, die zwar das noch vorhandene zweite Partikelmaterial aufschmilzt, jedoch das Material des Faserüberzugs nicht beeinträchtigt und zu einer starken Verbindung beider Materialien führt.
  • Dieses bildet im erweichten Zustand eine dreidimensional permeable Struktur in den Hohlräumen der Lage 20 aus Fasermaterial.
  • Die Fig. 2 zeigt in schematisch vergrößerter Ansicht die Faserstruktur der Lage 20 aus Fasermaterial desselben.
  • Man erkennt in Fig. 2 einzelne Fasern 26, die mit einem Film 28 aus dem ersten Polymermaterial überzogen sind. Durch diesen Filmüberzug 28 werden einerseits die Fasern 26 verstärkt. Andererseits wird durch den Film 28 an den Kreuzungsstellen der Fasern 26 eine Verbindung geschaffen, so dass auch die gesamte Festigkeit der Lage 20 aus Fasermaterial zunimmt. Ferner erkennt man das ein permeables polymeres Gebilde 30 bildende zweite Polymermaterial, welches sich vor allem auch im Bereich von Kreuzungsstellen bzw. in der Umgebung der bereits mit dem Film 28 überzogenen Fasern 26 ansammelt, nachdem es aufgeschmolzen und wieder abgekühlt worden ist. Zwischen den Fasern 26 und den Polymermaterialbereichen 28, 30 befinden sich die Poren bzw. Hohlräume 32, welche den Flüssigkeitsdurchtritt durch die Lage 20 zulassen.
  • Die Fig. 3 zeigt im Querschnitt eine Elektronenmikroskopaufnahme eines erfindungsgemäßen als Pressfilz ausgebildeten Bandes 10.
  • Das Band 10 weist eine die Bahnmaterialkontaktseite 18 bereitstellende Lage aus Fasermaterial 20 mit Fasern 26 auf. Die Maschinenkontaktseite 14 des Bandes 10 wird durch eine Lage aus Fasermaterial 16 gebildet. Zwischen den beiden Lagen aus Fasermaterial 20 und 16 ist eine Tragestruktur 12 in Form eines Gewebes 12 angeordnet. Die beiden Lagen aus Fasermaterial 16 und 20 sowie das Gewebe 12 sind durch Vernadlung fest miteinander verbunden.
  • Die Fasern 26 der Lage 20 sind im Wesentlichen vollständig mit dem aus dem ersten Polymermaterial gebildeten Film 28 überzogen.
  • Im Bereich der Bahnmaterialkontaktseite 18 der Faserlage 20 ist ferner bis zu einer Tiefe von ca. 50%, bezogen auf die Dicke der Faserlage 20, aus einem zweiten Polymermaterial 30 und Fasern 26 eine permeable Verbundstruktur dadurch gebildet, indem Hohlräume, die zwischen den Fasern 26 der Faserlage 20 gebildet sind, teilweise mit dem zweiten Polymermaterial füllt und überbrückt sind.
  • Die Fig. 4 und 5 zeigen die Draufsicht auf die Bahnmaterialkontaktoberfläche 22 einer derartigen Lage 20 aus Polymermaterial. Man erkennt die Faserstruktur und das diese umgebende strukturbildende polymere Material und eine Vielzahl an Poren. Mit dieser Strukturierung wird nicht nur eine erhöhte Festigkeit und Rückstelleigenschaft der Lage 20 aus Fasermaterial erzielt. Die Mikrostrukturierung und gegebenenfalls die Oberflächenergie des eingebrachten Polymermaterials an der Oberfläche erleichtert gleichzeitig auch die Freigabe eines derartigen Bandes dort, wo es von dem zu fertigenden Bahnmaterial getrennt werden soll.

Claims (38)

  1. Band, insbesondere Pressfilz, für eine Maschine zur Herstellung von Bahnmaterial, insbesondere Papier oder Karton, umfassend eine Tragestruktur (12) und wenigstens eine Lage (20) aus Fasermaterial, wobei wenigstens ein Teil der Fasern (26) der wenigstens einen Lage (20) aus Fasermaterial wenigstens teilweise mit einem einen Film bildenden ersten Polymermaterial (28) überzogen ist und wobei aus einem zweiten Polymermaterial und Fasern (26) der wenigstens einen Faserlage (20) eine für Fluid permeable Verbundstruktur (30) gebildet ist, indem das zweite Polymermaterial (30) zwischen diesen Fasern (26) gebildete Hohlräume nur teilweise füllt und/oder überbrückt.
  2. Band nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Fasern (26) zumindest abschnittweise überziehende Film (28) aus dem ersten Polymermaterial eine Dicke im Bereich von 1µm bis 20µm hat.
  3. Band nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Fasern (26) der wenigstens einen Faserlage (20) an Faserkreuzung- und/oder Faserberührungspunkten durch das den Film bildenden erste Polymermaterial (28) miteinander verklebt sind.
  4. Band nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die permeable Verbundstruktur zumindest teilweise zusammenhängende räumliche und/oder flächige polymere Gebilde umfasst, die insbesondere unregelmäßig zueinander angeordnet sind.
  5. Band nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass das die Hohlräume zwischen Fasern (26) zumindest teilweise füllende und/oder überbrückende zweite Polymermaterial (30) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, an Abschnitten der Fasern (26) angelagert ist, die bereits mit dem den Film bildenden ersten Polymermaterial (28) überzogenen sind.
  6. Band nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass das erste Polymermaterial (28) und das zweite Polymermaterial (30) jeweils ein elastomeres Polymer umfasst, insbesondere ein elastomeres Polymer ist.
  7. Band nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass das elastomere Polymer ein elastomeres Polyurethan ist.
  8. Band nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Polymermaterial allein oder in Kombination ein thermoplastisches Elastomer, insbesondere ein thermoplastisches elastomeres Polyurethan, ein Polyetherblockpolyamid, ein Polyamid bevorzugt der Typen PA 11, PA 12, PA 6.10 oder PA 6.12 umfasst, insbesondere eines der vorgenannten Materialien ist.
  9. Band nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Fasern (26) mit mehreren Filmlagen von erstem Polymermaterial (28) überzogen ist.
  10. Band nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Fasern mit mehreren Filmlagen aus ersten Polymermaterialien überzogen ist, die zueinander unterschiedliche Eigenschaften haben.
  11. Band nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere Faserlage (20) mit erstem (28) und zweitem Polymermaterial (30) eine Bahnmaterialkontaktseite (18) des Bandes bereitstellt.
  12. Band nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich ausgehend von der Bahnmaterialkontaktseite (18) das Fasern (26) der wenigstens einen Faserlage (20) überziehende erste Polymermaterial (28) bis zu einer Tiefe von 10% bis 100%, bevorzugt bis zu einer Tiefe von 30% bis 100%, ganz besonders bevorzugt bis zu einer Tiefe von 50% bis 100%, bezogen auf die Gesamtdicke des Bandes erstreckt.
  13. Band nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich ausgehend von der Bahnmaterialkontaktseite (18) das Hohlräume zwischen Fasern (26) der wenigstens einen Faserlage (20) überbrückende und/oder füllende zweite Polymermaterial (30) bis zu einer Tiefe von 10% bis 50%, bevorzugt bis zu einer Tiefe von 10% bis 30%, bezogen auf die Gesamtdicke des Bandes erstreckt.
  14. Band nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass 80% des Hohlräume zwischen Fasern (26) der wenigstens einen Faserlage (20) überbrückenden und/oder füllenden zweiten Polymermaterials (30) auf 80% der Dicke, insbesondere auf 40% der Dicke des Bandes angeordnet ist.
  15. Band nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Polymermaterial (30) an sich für Fluid impermeabel ist.
  16. Band nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Fasern (26) mit dem Film (28) überziehende erste Polymermaterial, einen höheren Schmelzpunkt aufweist, als das die permeable Verbundstruktur (30) bildende zweite Polymermaterial.
  17. Verfahren zur Herstellung eines Bands zur Herstellung von
    Bahnmaterial, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend die Maßnahmen:
    a) Bereitstellen wenigstens einer Lage (20) aus Fasermaterial,
    b) wenigstens teilweises Überziehen wenigstens eines Teils der Fasern (26) der wenigstens einen Lage (20) aus Fasermaterial mit einem einen Film gebildenden ersten Polymermaterial (28),
    c) Bilden einer für Fluid permeablen Verbundstruktur (30) aus einem zweiten Polymermaterial und Fasern (26) der wenigstens einen Faserlage (20), indem bewirkt wird, dass das zweite Polymermaterial (30) zwischen diesen Fasern (26) gebildete Hohlräume nur teilweise füllt und/oder überbrückt.
  18. Verfahren nach Anspruch 17,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich bei Maßnahme c) das zweite Polymermaterial (30) zumindest teilweise, insbesondere vollständig, an mit dem ersten Polymermaterial (28) überzogenen Abschnitten der Fasern (26) angelagert.
  19. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Maßnahme b) das Einbringen einer wässrigen Dispersion aus partikelförmigem ersten Polymermaterial (22) in die wenigstens eine Lage (20) aus Fasermaterial sowie den Entzug von Flüssigkeit aus der in der wenigsten einen Faserlage (20) eingebrachten Dispersion umfasst.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19,
    dadurch gekennzeichnet, dass nach Maßnahme c) die Bahnmaterialkontaktseite (18) des Bandes in einer weiteren Maßnahme unter Verwendung von Druck und/oder Temperatur geglättet wird.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20,
    dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lage (20) aus Fasermaterial mit dem ersten und dem zweiten Polymermaterial nach Maßnahme c) in einer weiteren Maßnahme unter Verwendung von Druck und/oder Temperatur komprimiert wird.
  22. Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 17 bis 21,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens 50% des feinpartikulären ersten Polymermaterials (22) eine Größe im Bereich von 2,0nm bis 10 µm aufweisen.
  23. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 17 bis 22,
    dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Partikel des ersten partikelförmigen Polymermaterials (22) eine Größe von maximal 10 µm, insbesondere von maximal 2µm aufweisen.
  24. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 17 bis 23,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Maßnahme b) mehrmals durchgeführt wird zum Bereitstellen eines mehrlagigen Fasern (26) der wenigstens einen Lage (20) aus Fasermaterial überziehenden Films.
  25. Verfahren nach Anspruch 24,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens zwei Durchführungen der Maßnahme b) die Fasern (26) der wenigstens einen Lage (20) aus Fasermaterial mit unterschiedlichem ersten Polymermaterial (28) überzogen werden.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 25,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Maßnahme c) das Einbringen des zweiten Polymermaterials in Partikelform in vorzugsweise wässriger Dispersion in die wenigstens eine Lage (20) aus Fasermaterial sowie das Aufschmelzen des in der wenigsten einen Faserlage (20) eingebrachten zweiten Polymermaterials in Partikelform umfasst.
  27. Verfahren nach Anspruch 26,
    dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufschmelzen des zweiten Polymermaterials (30) in Partikelform Flüssigkeit aus der Dispersion in der wenigstens einen Lage (20) aus Fasermaterial abgezogen wird.
  28. Verfahren nach einem der vorangehenden Anspruch 26 oder 27,
    dadurch gekennzeichnet, dass das erste partikelförmige Polymermaterial und das zweite partikelförmige Polymermaterial ein Elastomer umfasst, insbesondere ein Elastomer ist.
  29. Verfahren nach Anspruch 28,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer ein elastomers Polyurethan umfasst, insbesondere ein elastomeres Polyurethan ist.
  30. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 29,
    dadurch gekennzeichnet, dass das erste Polymermaterial (22) in Partikelform eine kleinere Partikelgröße als das zweite Polymermaterial in Partikelform hat.
  31. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 30,
    dadurch gekennzeichnet, dass das erste Polymermaterial (22) in Partikelform einen höheren Schmelzpunkt aufweist als das zweite Polymermaterial in Partikelform.
  32. Verfahren nach der Ansprüche 26 bis 31,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelwert (d50) der Partikelgröße des zweiten Polymermaterials in Partikelform zwischen 20µm und 150µm, bevorzugt zwischen 50µm und 100µm liegt.
  33. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 32,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Maßnahme c) nach der Maßnahme b) durchgeführt wird.
  34. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 32,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Maßnahme b) und die Maßnahme c) gleichzeitig durchgeführt werden.
  35. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 33,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Maßnahme a) das Festlegen, vorzugsweise Vernadeln, der wenigstens einen Lage (20) aus Fasermaterial an einer Tragestruktur (12) umfasst.
  36. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 35,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Tragestruktur (12) gewebeartig oder gelegeartig ausgebildet ist.
  37. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 36,
    dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lage (20) aus Fasermaterial als Vlieslage ausgebildet ist.
  38. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 37,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei Maßnahme b) zumindest einige der Fasern (26) der wenigstens einen Faserlage (20) an Faserkreuzung- und/oder Faserberührungspunkten durch das erste Polymermaterial (28) miteinander verklebt werden.
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