EP3597821A1 - Coupling for a machine for producing a sheet of fibrous material - Google Patents
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- EP3597821A1 EP3597821A1 EP18183869.9A EP18183869A EP3597821A1 EP 3597821 A1 EP3597821 A1 EP 3597821A1 EP 18183869 A EP18183869 A EP 18183869A EP 3597821 A1 EP3597821 A1 EP 3597821A1
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Definitions
- the average roughness depth R z is determined by dividing a defined measuring section on the inner surface of a through channel into seven Individual measuring sections are divided, the middle five measuring sections being the same size. The evaluation is carried out only over these five measuring sections, since the Gaussian filter to be used requires half a single measuring section before or after the run, or because a convolution has a not negligible inflow and outflow behavior. The difference between the maximum and minimum value is determined from each of these individual measuring sections of the profile. The mean value is formed from the five individual roughness depths thus obtained.
- the covering according to the invention is preferably a forming fabric, or is used as such.
- the through channels can advantageously have a shape and be arranged in the substrate, as at the beginning with regard to the subsequently published European patent applications EP18168641.1 and EP18168641.1 described by the applicant.
- the through channels can be essentially funnel-shaped.
- this funnel-shaped tapering already slows the flow velocity in the through-channel, the tapering cannot be made to any degree.
- the adjustment according to the invention of the roughness of the inner surface of the through-channel is of essential importance when optimizing the flow velocity in the through-channel of the substrate.
- the ratio between a minimum diameter of the through channels and a thickness of the substrate is between 1: 3 and 1:10, preferably between 1: 4 and 1: 8, more preferably between 1: 5 and 1 : 7th If the thickness of the substrate is at least four times the minimum diameter of the through-channel, then the effect which the roughness of the inner surface of the through-channel exerts on the flow velocity in the form of a throttling only becomes effective. With smaller thicknesses of the substrate, however, the roughness does not lead to the same reduction in the flow rate. As an approximation, the knowledge of pressure losses in the case of perforated plates with flow can be used.
- the substrate preferably has a thickness between 500 ⁇ m and 1500 ⁇ m, more preferably between 600 ⁇ m and 1200 ⁇ m and even more preferably between 800 ⁇ m and 1000 ⁇ m.
- the corresponding dimension of the through channels is then based on these values.
- the substrate also have filler particles in addition to a matrix material, the material of the filler particles being able to be converted into the gas phase more slowly or more quickly than the matrix material when irradiated with laser light.
- the matrix material can also contain other substances and can thus be designed, for example, as a composite material.
- the desired roughness can be achieved if a basic shape of the through channels at a boundary between two adjacent layers of the substrate has an offset in a direction that lies in the plane of the substrate.
- the offset acts as a turbulence generator for the flow in the through channel.
- the "basic shape” is to be understood as the shape of the through-channels that these would have without the offset.
- the basic shape can, for example, essentially correspond to the geometric shape of a truncated cone or, in extreme cases, also that of a straight circular cylinder.
- the substrate is applied to an essentially flat surface in the area in which the through-channels are being introduced into the substrate by means of the laser, preferably by means of negative pressure.
- a so-called vacuum table can be used for this.
- the through channel or channels are respectively introduced into the substrate by means of a single pulse of the laser. Although more than one pulse could be used, tests have shown that when using several pulses the opening angle of the Essentially frustoconical through-channels become very large, which can be disadvantageous with regard to the structural stability of the finished product.
- the substrate 20 ' consists of a plastic film, which per se, ie before the perforation by the laser, is initially impermeable to liquids.
- the through-channel 30 ' has the shape of a straight circular cylinder.
- the through-channel 30 ' has the shape of a truncated cone tapering from the top 22' to the bottom 24 'of the substrate 20'.
- the passage channel 30 ' has an hourglass-shaped shape, that is to say a shape in which the diameter of the passage channel 30', starting from the upper side 22 ', initially changes to a central region MR of the substrate 20' which is between the upper side 22 'and the Bottom 24 'is arranged, tapered and then widening outgoing from the central region MR to the bottom 24' of the substrate.
- Figure 2 shows how an endless substrate 20 ', stretched over two rollers R, is perforated by means of the laser with a multiplicity of through channels 30' arranged essentially in the manner of a chessboard.
- the laser moves continuously from one side edge 26 'to the side edge 28' of the substrate 20 'opposite in the width direction WD and back or vice versa in order to drill the through channels 30'.
- the through channels 30 ' can be evenly distributed over the entire width, or the perforated, usable area of the substrate 20' is narrower, depending on the desired application.
- the substrate 20 'can already represent the finished fabric, for example the finished forming fabric of a paper machine, or it can be processed further. For example, it can also be provided with at least one layer of staple fibers in order to be used as press felt in a paper machine. Or tracks of the substrate 20 'can be spiraled in order to be able to achieve larger widths of the covering.
- filler particles 40, 42 are added to the two middle layers of the substrate 20 in this embodiment, the one of the two middle layers exclusively containing filler particles 40 of a first type and the other of the two middle layers exclusively containing filler particles 42 of a second type different from the first can have.
- both layers could also have the same type of filler particles 40, 42 or both types of filler particles 40, 42. It should be pointed out that these filler particles are only shown schematically and not to scale in the figures.
- the filler particles 40 of the first type have the property that they pass into the melting and / or vapor phase less quickly or not at all when irradiated with laser light. Therefore, these filler particles 40 remain as projections 44 on the inner surface 32 of the laser-drilled through-channel 30 and thus cause turbulence in the flow of the fluid which flows through the through-channels 30 when the covering according to the invention is used as intended.
- the roughness of the inner surface 32 of the through-channel 30 and thus the throttling effect on the flow can be adjusted via the concentration density of filler particles 40, 42 in the matrix material of the substrate.
- the average roughness depth R z of the inner surface 32 of the through-channel 30 is increased according to the invention to over 4 ⁇ m, preferably over 6 ⁇ m, more preferably over 8 ⁇ m.
- the two outermost layers of the substrate 20 are free of filler particles 40 in this exemplary embodiment. 42. This is advantageous in order to prevent the filler particles from having an undesirable effect when they come into direct contact with the fibrous web to be dewatered or parts of it Machine when using the fabric according to the invention as intended, but this is not absolutely necessary. Conversely, however, at least one of the two outermost layers can also specifically contain fillers, namely in particular when the fillers serve as a separation aid.
- filler particles 40, 42 shown here have an essentially spherical basic shape. However, this is also not absolutely necessary.
- the substrate 20 is formed as a multi-layer laminate, four layers being present here, the extent of which in the thickness direction TD is essentially the same.
- the special feature of this embodiment is that the basic shape of the through-channel 30, which here essentially corresponds to a truncated cone tapering from the upper side 22 to the lower side 24 of the substrate 20, directly at the respective boundaries between two adjacent layers of the substrate have an offset.
- This offset leads in the through-channel 30 to projections 44 and recesses 46 for the liquid flowing through the through-channel in the intended use of the covering according to the invention.
- turbulence is introduced into the liquid, which reduces the flow velocity in the through-channel 30.
- the projections 44 and the recesses 46 ensure that the average roughness depth R z of the inner surface 32 of the through-channel is greater than 4 ⁇ m, preferably greater than 6 ⁇ m, more preferably greater than 8 ⁇ m. In the area between two adjacent layer boundaries, on the other hand, the average roughness depth R z is again significantly lower. If the average roughness depth R z is also to be increased in these areas, the features of the first exemplary embodiment described above can be used, for example. However, care must be taken to ensure that the flow velocity in the through-channel 30 is not throttled too much, so that the fibrous web transported on the substrate in the intended use of the covering according to the invention can be adequately dewatered.
- the protrusions 44 and the recesses 46 in this embodiment can be produced reliably and reproducibly by connecting or laminating the individual layers of the laminate together using an adhesive, preferably a solvent-containing polymer resin, followed by the laminate is rolled up, unrolled again for laser drilling and essentially clamped on a flat plane in the area of the hole.
- an adhesive preferably a solvent-containing polymer resin
- This effect can be explained with internal stresses in the material, which are released for a short time due to the heat and force of laser drilling.
- This effect can be used in a targeted manner in order to increase the roughness in the through-channel 30 and thus to reduce the flow velocity through the through-channel 30.
- the basic shape of the through-channel 30 is always essentially frustoconical. However, this is not mandatory. In practice, the through channels 30 can also have a more or less strongly deviating basic shape.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bespannung für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, umfassend ein Substrat (20) mit einer Oberseite (22), einer Unterseite (24), zwei Seitenrändern und einem Nutzbereich zwischen den zwei Seitenrändern, wobei der Nutzbereich eine Vielzahl von Durchgangskanälen (30) aufweist, welche die Oberseite (22) mit der Unterseite (24) des Substrats (20) verbinden. Dabei weist die Innenoberfläche (32) von wenigstens einem Durchgangskanal (30), vorzugsweise von der Mehrheit aller Durchgangskanäle (30), weiter bevorzugt von allen Durchgangskanälen (30) im Nutzbereich des Substrats (20) eine gemittelte Rautiefe Rz auf, welche größer als 4µm, vorzugsweise größer als 6µm, weiter bevorzugt größer als 8µm ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Bespannung mittels eines Lasers.The present invention relates to a covering for a machine for producing a fibrous web, in particular a paper, cardboard or tissue web, comprising a substrate (20) with an upper side (22), a lower side (24), two side edges and a useful area between the two side edges, the useful area having a multiplicity of through channels (30) which connect the top side (22) to the bottom side (24) of the substrate (20). The inner surface (32) of at least one through channel (30), preferably of the majority of all through channels (30), more preferably of all through channels (30) in the useful area of the substrate (20), has an average roughness depth Rz which is greater than 4 μm , preferably larger than 6 µm, more preferably larger than 8 µm. The present invention further relates to a method for producing such a covering by means of a laser.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bespannung für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, umfassend ein Substrat mit einer Oberseite, einer Unterseite, zwei Seitenrändern und einem Nutzbereich zwischen den zwei Seitenrändern, wobei der Nutzbereich eine Vielzahl von Durchgangskanälen aufweist, welche die Oberseite mit der Unterseite des Substrats verbinden. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Bespannung.The present invention relates to a covering for a machine for producing a fibrous web, in particular a paper, cardboard or tissue web, comprising a substrate with an upper side, a lower side, two side edges and a useful area between the two side edges, the useful area being a multiplicity of Has through channels that connect the top with the bottom of the substrate. The present invention further relates to a method for producing such a covering.
Bei der industriellen Herstellung und/oder Veredelung von Faserstoffbahnen wird die Faserstoffbahn regelmäßig auf einer oder mehreren in einer Maschine endlos umlaufenden Bespannung(en) transportiert. Beispielsweise wird in einer Papiermaschine eine Faserstoffsuspension aus einem Stoffauflauf zunächst auf ein Formiersieb aufgebracht, auf dem sich durch Entwässerung die eigentliche Faserstoffbahn bildet, welche anschließend zur weiteren Trocknung auf einem Pressfilz durch eine Pressenpartie und danach auf einem Trockensieb durch eine Trockenpartie der Papiermaschine transportiert wird, ehe die fertige Papierbahn am Ende der Papiermaschine aufgerollt oder direkt weiterverarbeitet bzw. veredelt werden kann. Für diese Bespannungen werden heute nach wie vor in der Praxis, neben einigen wenigen Spiralsieben, überwiegend Gewebe verwendet, d.h. Gebilde, bei denen Kett- und Schussfäden auf einem Webstuhl miteinander verwoben sind. Da diese Herstellungsart relativ aufwändig ist, gibt es bereits seit geraumer Zeit die Idee, solche Bespannungen auf einem völlig anderen Weg herzustellen, nämlich indem ein Substrat perforiert wird. Auf dieser Idee basiert auch die vorliegende Erfindung. Eine solche Bespannung, bei der die Durchgangskanäle mittels eines Lasers in das Substrat eingebracht werden, wurde beispielsweise bereits in den 1980'er und 1990'er Jahren in den Druckschriften
Unter dem Begriff "Substrat" ist dabei gemäß der vorliegenden Erfindung ein in der Regel aus Kunststoff hergestelltes Flächengebilde zu verstehen, welches per se, d.h. ohne die eingebrachten Durchgangskanäle, zunächst einmal im Wesentlichen flüssigkeitsundurchlässig ist. Erst durch das Einbringen der Durchgangskanäle wird das Substrat fluidpermeable und erhält damit seine wichtige Fähigkeit, Wasser aus der Faserstoffsuspension bzw. der Faserstoffbahn abführen zu können. Das Substrat kann dabei im Wesentlichen eine monolithische, zum Beispiel durch Extrusion oder Gießen hergestellte, Kunststofffolie sein oder alternativ ein Laminat, welches mehrere Schichten umfasst. Diese Schichten können zum Beispiel koextrudiert werden oder sie können völlig separat voneinander hergestellt und erst anschließend miteinander verbunden werden. Die Längsenden des Substrats werden vorzugsweise durch Schweißen miteinander verbunden, um die Bespannung endlos zu machen. Die Bespannung kann dabei, je nach dem angedachten Verwendungszweck, entweder im Wesentlichen nur aus dem perforierten Substrat bestehen oder weitere Schichten, wie zum Beispiel eine Vliesschicht, etwa für Herstellung eines Pressfilzes, aufweisen.According to the present invention, the term “substrate” is to be understood to mean a sheet-like structure which is generally made of plastic and which, per se, ie without the through-channels introduced, is initially essentially impermeable to liquids. It is only through the introduction of the through-channels that the substrate becomes fluid-permeable and thus acquires its important ability to be able to remove water from the fiber suspension or the fiber web. The substrate can essentially be a monolithic plastic film, for example produced by extrusion or casting, or alternatively a laminate which comprises several layers. These layers can, for example, be co-extruded or they can be produced completely separately from one another and only then joined together. The longitudinal ends of the substrate are preferably connected to one another by welding in order to make the clothing endless. Depending on the intended use, the covering can either consist essentially of only the perforated substrate or have further layers, such as a nonwoven layer, for example for the production of a press felt.
Der Nutzbereich des Substrats bezeichnet den Bereich, auf dem die Faserstoffbahn tatsächlich gebildet und/oder transportiert wird. Der Nutzbereich kann sich über die gesamte Breite des Substrats erstrecken oder aber auch nur über einen kleineren Bereich, der von den Seitenrändern beabstandet ist.The useful area of the substrate denotes the area on which the fibrous web is actually formed and / or transported. The useful area can extend over the entire width of the substrate or else only over a smaller area that is spaced from the side edges.
Insbesondere dann, wenn eine solche Bespannung als Formiersieb verwendet wird, ist es wichtig, dass die Bespannung bei der Blattbildung eine gute Formation ermöglicht. Eine gute Formation liegt in der Regel insbesondere dann vor, wenn es bei der sich bildenden Faserstoffbahn zu keinen Markierungen kommt. Ein über lange Zeit hinweg als Problem betrachtetes Phänomen von Laser-gebohrten Substraten ist jedoch gewesen, dass das zwischen den einzelnen Durchgangskanälen verbleibende Material des Substrats eine über die Papierseite des Substrats gleichmäßige Entwässerung der Faserstoffsuspension verhindert hat und somit ein gewisser Grad an Markierungen unvermeidlich gewesen ist. Erst durch die Lehre, die in den nachveröffentlichten europäischen Patentanmeldungen
Durch die sehr große offene Fläche auf der Papierseite des Substrats kann es jedoch zu einer zu schnellen Entwässerung der Faserstoffsuspension kommen, jedenfalls zu einer schnelleren Entwässerung als bei den üblichen Laser-gebohrten Substraten, bei denen die einzelnen Durchgangskanäle voneinander beabstandet sind. Eine zu schnelle Entwässerung bringt jedoch gewisse Nachteile mit sich. So werden zum Beispiel in der Faserstoffsuspension enthaltende Füllstoffe, die in der Faserstoffbahn verbleiben sollen, übermäßig stark ausgewaschen, was der Qualität der Formation wiederum abträglich ist. Ferner kann es passieren, dass das Formiersieb sehr schnell trocken läuft, was zu einem erhöhten Energiebedarf für das Betreiben der Papiermaschine und zu einem erhöhten Verschleiß bei der Bespannung führt. Aus diesen Gründen ist eine mäßige bis langsame Entwässerungsleistung der Bespannung zu bevorzugen.Due to the very large open area on the paper side of the substrate, however, the fiber suspension can be drained too quickly, or at least faster than the usual laser-drilled substrates, in which the individual through-channels are spaced apart. However, draining too quickly has certain disadvantages. So become Example fillers contained in the fibrous suspension, which are to remain in the fibrous web, washed out excessively, which in turn is detrimental to the quality of the formation. Furthermore, it can happen that the forming fabric runs dry very quickly, which leads to an increased energy requirement for the operation of the paper machine and to increased wear during the clothing. For these reasons, a moderate to slow drainage rate of the fabric is preferred.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zuvor genannten Nachteile zu beheben. Insbesondere soll die vorliegende Bespannung einfach herzustellen sein und eine gemäßigte Entwässerungsgeschwindigkeit aufweisen. Wird die erfindungsgemäße Bespannung als Formiersieb verwendet, so soll eine besonders gute Formation der sich auf ihr bildenden Faserstoffbahn erzielt werden können.It is therefore an object of the present invention to remedy the disadvantages mentioned above. In particular, the present covering should be easy to manufacture and have a moderate drainage rate. If the fabric according to the invention is used as a forming fabric, it should be possible to achieve a particularly good formation of the fibrous web formed on it.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1, betreffend eine erfindungsgemäße Bespannung, sowie durch die Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 10, betreffend die Herstellung einer solchen Bespannung. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the features of independent claim 1, relating to a covering according to the invention, and by the features of
Die eingangs genannte, gattungsgemäße Bespannung zeichnet sich gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch aus, dass die Innenoberfläche von wenigstens einem Durchgangskanal, vorzugsweise von der Mehrheit aller Durchgangskanäle, weiter bevorzugt von allen Durchgangskanälen im Nutzbereich des Substrats eine gemittelte Rautiefe Rz aufweist, welche größer als 4µm, vorzugsweise größer als 6µm, weiter bevorzugt größer als 8 µm ist. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Rauigkeit der Innenoberfläche der Durchgangskanäle einen merklichen Einfluss auf die Entwässerungsgeschwindigkeit der Faserstoffbahn hat. Dabei gilt prinzipiell: je größer die Rauigkeit ist, desto geringer ist die Entwässerungsgeschwindigkeit.The generic covering mentioned at the outset is distinguished according to the present invention in that the inner surface of at least one through channel, preferably of the majority of all through channels, more preferably of all through channels in the useful area of the substrate, has an average roughness depth R z which is greater than 4 μm , preferably larger than 6 µm, more preferably larger than 8 µm. Studies have shown that the roughness of the inner surface of the through channels has a noticeable influence on the drainage speed of the fibrous web. In principle, the following applies: the greater the roughness, the lower the drainage rate.
Wie dem Fachmann bekannt ist, wird die gemittelte Rautiefe Rz bestimmt, indem eine definierte Messstrecke auf der Innenoberfläche eines Durchgangskanals in sieben Einzelmessstrecken eingeteilt wird, wobei die mittleren fünf Messstrecken gleich groß sind. Die Auswertung erfolgt nur über diese fünf Messstrecken, da der anzuwendende Gauß-Filter eine halbe Einzelmessstrecke Vor- bzw. Nachlauf benötigt beziehungsweise eine Faltung ein nicht zu vernachlässigendes Ein- und Auslaufverhalten aufweist. Von jeder dieser Einzelmessstrecken des Profils wird die Differenz aus maximalem und minimalem Wert ermittelt. Aus den somit erhaltenen fünf Einzelrautiefen wird der Mittelwert gebildet.As is known to the person skilled in the art, the average roughness depth R z is determined by dividing a defined measuring section on the inner surface of a through channel into seven Individual measuring sections are divided, the middle five measuring sections being the same size. The evaluation is carried out only over these five measuring sections, since the Gaussian filter to be used requires half a single measuring section before or after the run, or because a convolution has a not negligible inflow and outflow behavior. The difference between the maximum and minimum value is determined from each of these individual measuring sections of the profile. The mean value is formed from the five individual roughness depths thus obtained.
Klassischerweise kann die Rauigkeitsmessung als taktile Messung von 2D-Profilschnitten erfolgen. Hierzu wird auf die Normen DIN EN ISO 4287 und 4288 verwiesen. Von der Anmelderin in Auftrag gegebene Untersuchungen haben gezeigt, dass sich die gemittelte Rautiefe Rz der Innenoberfläche eines Durchgangskanals von Laser-gebohrten Substraten einfacher durch 3D-Erfassung der zu untersuchenden Fläche mittels optischer Messtechnik bestimmen lässt. In diesem Zusammenhang wird auf die Norm DIN EN ISO 25178 verwiesen. Konkret wird vorgeschlagen, zur Ermittlung der gemittelte Rautiefe Rz zunächst das Substrat aufzuschneiden, wobei der Schnitt vorzugsweise die Mittelachse des Durchgangskanals, dessen Innenoberfläche untersucht werden soll, umfasst. Anschließend wird die Innenoberfläche mittels eines geeigneten optischen Geräts, wie zum Beispiel des Konfokalmikroskops DCM 3D der Firma Leica®, dreidimensional vermessen. Bei der Konfokalmikroskopie wird im Punkt-zu-Punkt-Verfahren eines jeweiligen Punktes der Innenoberfläche gemessen. Durch die so gewonnenen 3D-Koordinaten können dann 2D-Schnittflächen gelegt werden, woraus wiederum Höhenprofile und Rauigkeitswerte gewonnen werden können.Classically, the roughness measurement can be carried out as a tactile measurement of 2D profile cuts. Please refer to the standards DIN EN ISO 4287 and 4288. Investigations commissioned by the applicant have shown that the average roughness depth R z of the inner surface of a through-channel of laser-drilled substrates can be determined more easily by 3D detection of the area to be examined by means of optical measurement technology. In this context, reference is made to the DIN EN ISO 25178 standard. Specifically, it is proposed to first cut open the substrate to determine the average roughness depth R z , the cut preferably comprising the central axis of the through-channel, the inner surface of which is to be examined. The inner surface is then measured three-dimensionally using a suitable optical device, such as the DCM 3D confocal microscope from Leica®. Confocal microscopy uses a point-to-point method to measure a particular point on the inner surface. The 3D coordinates obtained in this way can then be used to lay 2D cut surfaces, from which in turn height profiles and roughness values can be obtained.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Bespannung ein Formiersieb, bzw. wird sie als ein solches verwendet. Ferner können die Durchgangskanäle vorteilhaft eine Form aufweisen und so in dem Substrat angeordnet sein, wie eingangs im Hinblick auf die nachveröffentlichten europäischen Patentanmeldungen
Da auf der anderen Seite die Entwässerung der Faserstoffbahn jedoch auch nicht zu langsam erfolgen soll, wird vorgeschlagen, dass die gemittelte Rautiefe Rz kleiner als 20µm, vorzugsweise kleiner als 15µm ist. Bei einer zu langsamen Entwässerung wird die Faserstoffbahn, zumindest wenn die erfindungsgemäße Bespannung als Formiersieb einer Papiermaschine verwendet wird, mit zu hoher Restfeuchte an die Pressenpartie und anschließende Trockenpartie übergeben, was nachteilhaft im Hinblick auf den Energieverbrauch der Papiermaschine ist.On the other hand, since the dewatering of the fibrous web should not take place too slowly, it is proposed that the average roughness depth R z is less than 20 µm, preferably less than 15 µm. If the dewatering is too slow, the fibrous web is transferred to the press section and subsequent drying section with excessive residual moisture, at least when the fabric according to the invention is used as a forming wire of a paper machine, which is disadvantageous with regard to the energy consumption of the paper machine.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Substrat ein Laser-gebohrtes Substrat ist, wobei die Durchgangskanäle mittels eines Lasers in das Substrat eingebracht sind. Der fertigen Bespannung ist es dabei in der Regel deutlich anzusehen, auf welche Weise die Durchgangskanäle in das Substrat eingebracht wurde, ob beispielsweise durch Stanzen oder durch mechanisches Bohren oder durch Laser-Bohren. Beim Laser-Bohren kommt es zum Schmelzen und/oder Sublimieren des Substratmaterials, wobei sich üblicher Weise ein Teil des verdampften Materials wieder als Kondensat am Substrat niederschlägt. Dies hinterlässt charakteristische Spuren in dem Bohrloch und um das Bohrloch herum. Ist das Substrat der erfindungsgemäßen Bespannung ein Laminat, welches aus mehr als einer Schicht besteht, so ist unter dem Merkmal "Laser-gebohrtes" Substrat zu verstehen, dass das fertige Laminat mit einem Laser perforiert worden ist. Ideen, wonach zunächst in die einzelnen Schichten des Laminats Durchgangskanäle eingebracht werden können, wobei die Durchgangskanäle der einzelnen Schichten unterschiedliche Durchmesser aufweisen können, und erst anschließend diese Schichten miteinander verbunden werden, sind nicht praktikabel, insbesondere, da es nicht möglich ist, die einzelnen Lagen mit der notwendigen Genauigkeit in Deckung zu bringen, damit sich überall zuverlässig Durchgangskanäle ausbilden, die die Oberseite mit der Unterseite des fertigen Substrats verbinden. Insofern sind solche Ausführungsformen explizit nicht als "Laser-gebohrtes Substrate" im Sinne der vorliegenden Erfindung zu verstehen, sondern allenfalls die einzelne Schicht bei einem solchen Laminats könnte als "Laser-gebohrtes Substrat" verstanden werden.It is further proposed that the substrate is a laser-drilled substrate, the through-channels being introduced into the substrate by means of a laser. The finished covering can generally be clearly seen in which way the through-channels were introduced into the substrate, for example by punching or by mechanical drilling or by laser drilling. Laser drilling results in melting and / or sublimation of the substrate material, with part of the vaporized material usually being deposited on the substrate again as condensate. This leaves characteristic traces in the borehole and around the borehole. If the substrate of the covering according to the invention is a laminate which consists of more than one layer, the term “laser-drilled” substrate means that the finished laminate has been perforated with a laser. Ideas according to which through-channels can first be introduced into the individual layers of the laminate, the through-channels of the individual layers having different diameters, and only then connecting these layers to one another, are not practical, particularly since the individual layers cannot be used to cover with the necessary accuracy so that through-channels can be reliably formed everywhere, which connect the top with the bottom of the finished substrate. In this respect, such embodiments are explicitly not to be understood as "laser-drilled substrates" in the sense of the present invention, but at most the individual layer in such a laminate could be understood as a "laser-drilled substrate".
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verhältnis zwischen einem minimalen Durchmesser der Durchgangskanäle und einer Dicke des Substrats zwischen 1:3 und 1:10 liegt, vorzugsweise zwischen 1:4 und 1:8, weiter bevorzugt zwischen 1:5 und 1:7. Wenn die Dicke des Substrats wenigstens viermal so groß wie der minimale Durchmesser des Durchgangskanals ist, so kommt der Effekt, welchen die Rauigkeit der Innenoberfläche des Durchgangskanals in Form einer Drosselung auf die Strömungsgeschwindigkeit ausübt, erst wirkungsvoll zum Tragen. Bei geringeren Dicken des Substrats führt die Rauigkeit hingegen nicht im gleichen Maße zu einer Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit. Als Näherung können hierzu die Kenntnisse über Druckverluste bei durchströmten Lochplatten herangezogen werden. Der minimale Durchmesser eines Durchgangskanals kann beschrieben werden als der minimale Abstand von einem Punkt der Innenoberfläche zu einem gegenüberliegenden Punkt der Innenoberfläche des Durchgangskanals, wobei in einer Ebene parallel zur Ebene des Substrats gemessen wird. Die Dicke des Substrats bezeichnet den Abstand zwischen Oberseite und Unterseite des Substrats. Weist die Oberseite des Substrats nach dem Einbringen der Durchgangskanäle in das Substrat keine glatte Fläche mehr auf, die in einer Ebene liegt, so ist der höchste Punkt der Oberseite heranzuziehen, also der Punkt, der den größten Abstand von der Unterseite des Substrats aufweist, wobei davon ausgegangen wird, dass die Unterseite des Substrates noch eine im Wesentliche glatte Fläche aufweist, die in einer Ebene liegt.An advantageous development of the invention provides that the ratio between a minimum diameter of the through channels and a thickness of the substrate is between 1: 3 and 1:10, preferably between 1: 4 and 1: 8, more preferably between 1: 5 and 1 : 7th If the thickness of the substrate is at least four times the minimum diameter of the through-channel, then the effect which the roughness of the inner surface of the through-channel exerts on the flow velocity in the form of a throttling only becomes effective. With smaller thicknesses of the substrate, however, the roughness does not lead to the same reduction in the flow rate. As an approximation, the knowledge of pressure losses in the case of perforated plates with flow can be used. The minimum diameter of a through channel can be described as the minimum distance from a point of the inner surface to an opposite point of the inner surface of the through channel, measuring in a plane parallel to the plane of the substrate. The thickness of the substrate denotes the distance between the top and bottom of the substrate. If the top of the substrate no longer has a smooth surface lying in one plane after the through-channels have been introduced into the substrate, the highest is To draw the point of the top, that is the point that is the greatest distance from the bottom of the substrate, it being assumed that the bottom of the substrate still has an essentially smooth surface that lies in one plane.
Das Substrat weist vorzugsweise eine Dicke zwischen 500µm und 1500µm auf, weiter bevorzugt zwischen 600µm und 1200µm und noch weiter bevorzugt zwischen 800µm und 1000µm. Die entsprechende Abmessung der Durchgangskanäle orientiert sich dann an diesen Werten.The substrate preferably has a thickness between 500 µm and 1500 µm, more preferably between 600 µm and 1200 µm and even more preferably between 800 µm and 1000 µm. The corresponding dimension of the through channels is then based on these values.
Die Innenoberfläche eines Durchgangskanals gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer gemittelten Rautiefe Rz zu versehen, welche größer als 4µm, vorzugsweise größer als 6µm, weiter bevorzugt größer als 8µm ist, ist nicht trivial. So entstehen zum Beispiel beim Laser-Bohren von Durchgangskanälen in ein Kunststoffsubstrat, welches zum Beispiel aus PP oder PET oder PA gebildet ist, ohne weitere Vorkehrungen Innenoberflächen, die eine merklich geringere gemittelte Rautiefe Rz aufweisen. Nachfolgend werden daher zwei konkrete Ideen vorgeschlagen, mit deren Hilfe eine so große gemittelte Rautiefe Rz zuverlässig erzeugt werden kann. Diese beiden Ideen können dabei alternativ oder auch kumulativ zur Anwendung gebracht werden.Providing the inner surface of a through-channel according to the present invention with an average roughness depth R z , which is greater than 4 µm, preferably greater than 6 µm, more preferably greater than 8 µm, is not trivial. For example, laser drilling of through-channels in a plastic substrate, which is formed, for example, from PP or PET or PA, produces internal surfaces without a further precaution, which have a noticeably lower average roughness depth R z . Two concrete ideas are therefore proposed below, with the aid of which such a large average roughness depth R z can be reliably generated. These two ideas can be used alternatively or cumulatively.
Als erste Idee wird vorgeschlagen, dass das Substrat neben einem Matrixmaterial ferner Füllstoffpartikel aufweist, wobei das Material der Füllstoffpartikel bei Einstrahlung mit Laserlicht langsamer oder schneller in die Gasphase überführbar ist als das Matrixmaterial. Auf diese Weise ist es möglich, die Innenoberfläche eines Laser-gebohrten Durchgangskanals mit Vor- und/oder Rücksprüngen zu versehen, die für die durch den Durchgangskanal strömende Flüssigkeit als eine Art "Turbulenzgenerator" wirken. Durch die somit eingebrachten Turbulenzen im Durchgangskanal wird die Strömungsgeschwindigkeit reduziert. Das Matrixmaterial kann dabei neben den Füllstoffen noch weitere Stoffe enthalten und somit zum Beispiel als Composite-Material ausgebildet sein.As a first idea, it is proposed that the substrate also have filler particles in addition to a matrix material, the material of the filler particles being able to be converted into the gas phase more slowly or more quickly than the matrix material when irradiated with laser light. In this way it is possible to provide the inner surface of a laser-drilled through-channel with projections and / or recesses which act as a kind of "turbulence generator" for the liquid flowing through the through-channel. The flow velocity is reduced by the turbulence introduced in the through-channel. In addition to the fillers, the matrix material can also contain other substances and can thus be designed, for example, as a composite material.
In Weiterbildung dieser ersten Idee wird vorgeschlagen, dass die Füllstoffpartikel einen mittleren Durchmesser zwischen 20µm und 150µm, vorzugsweise zwischen 50µm und 100µm aufweisen, wobei die Füllstoffpartikel vorzugsweise im Wesentlichen sphärisch ausgebildet sind.In a further development of this first idea, it is proposed that the filler particles have an average diameter between 20 µm and 150 µm, preferably between 50 µm and 100 µm, the filler particles preferably being essentially spherical.
Wie bereits zuvor beschrieben, kann das Substrat ein aus mehreren Schichten gebildetes Laminat sein. Insbesondere kann das Substrat aus mehreren Schichten gebildet sein, vorzugsweise aus 2 bis 6 Schichten, weiter bevorzugt aus 3 bis 5 Schichten. Durch die Verwendung mehrerer dünner Schichten anstelle einer einzigen dicken Schicht ist es möglich, höhere Zugfestigkeiten in das Substrat zu bringen, da einzelnen dünnere Schichten stärker (bi-)axial verstreckt werden können, als eine einzige dicke Schicht.As already described above, the substrate can be a laminate formed from several layers. In particular, the substrate can be formed from several layers, preferably from 2 to 6 layers, more preferably from 3 to 5 layers. By using several thin layers instead of a single thick layer, it is possible to bring higher tensile strengths into the substrate, since individual thinner layers can be stretched more (bi-) axially than a single thick layer.
In diesem Fall kann gemäß der zweiten konkreten Idee die gewünschte Rauigkeit erzielt werden, wenn eine Grundform der Durchgangskanäle an einer Grenze zwischen zwei benachbarten Schichten des Substrats einen Versatz in einer Richtung aufweist, die in der Ebene des Substrats liegt. Dabei fungiert der Versatz als Turbulenzgenerator für die Strömung in dem Durchgangskanal. Mit "Grundform" ist dabei die Form der Durchgangskanäle zu verstehen, die diese ohne den Versatz aufweisen würden. Die Grundform kann zum Beispiel im Wesentlichen der geometrischen Form eines Kegelstumpfes entsprechen oder im Extremfall auch der eines geraden Kreiszylinders. Durch den Versatz an wenigstens einer Grenze zwischen zwei benachbarten Schichten, vorzugsweise an allen Grenzen zwischen jeweils zwei benachbarten Schichten, wird diese Grundform um den entsprechenden Versatz gestört. Es ist das Verdienst der Erfinder, einen Wege gefunden zu haben, wie sich ein solcher Versatz zuverlässig bei Laser-gebohrten Substraten, die aus einem mehrere Schichten umfassenden Laminat gebildet sind, erzeugen lässt, wobei auf das entsprechende Herstellverfahren weiter unten näher eingegangen wird.In this case, according to the second concrete idea, the desired roughness can be achieved if a basic shape of the through channels at a boundary between two adjacent layers of the substrate has an offset in a direction that lies in the plane of the substrate. The offset acts as a turbulence generator for the flow in the through channel. The "basic shape" is to be understood as the shape of the through-channels that these would have without the offset. The basic shape can, for example, essentially correspond to the geometric shape of a truncated cone or, in extreme cases, also that of a straight circular cylinder. By displacing at least one boundary between two adjacent layers, preferably at all boundaries between each two adjacent layers, this basic shape is disturbed by the corresponding offset. It is to the credit of the inventors that they have found a way how such an offset can be reliably produced in the case of laser-drilled substrates which are formed from a laminate comprising several layers, the corresponding production method being discussed in more detail below.
In den Bereichen der Durchgangskanäle zwischen den Grenzen zu den benachbarten Schichten kann die gemittelte Rautiefe Rz so sein, wie sie sich gewöhnlich beim Laser-Bohren eines Substrats ohne besondere Vorkehrungen einstellt. Insbesondere kann die gemittelte Rautiefe Rz der Innenoberfläche von wenigstens einem Durchgangskanal, vorzugsweise von der Mehrheit aller Durchgangskanäle, weiter bevorzugt von allen Durchgangskanälen im Nutzbereich des Substrats innerhalb des Bereichs wenigstens einer Schicht kleiner als 4µm, vorzugsweise kleiner als 3µm, weiter bevorzugt kleiner als 2µm oder sogar kleiner als 1µm sein.In the areas of the through channels between the boundaries to the adjacent layers, the average roughness depth R z can be as it usually occurs when laser drilling a substrate without special precautions. In particular the average roughness depth R z of the inner surface of at least one through channel, preferably from the majority of all through channels, more preferably from all through channels in the useful area of the substrate, within the area of at least one layer less than 4 μm, preferably less than 3 μm, more preferably less than 2 μm or can even be smaller than 1 µm.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer zuvor beschriebenen Bespannung, wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass wenigstens ein Durchgangskanal, vorzugsweise die Mehrheit aller Durchgangskanäle, weiter bevorzugt alle Durchgangskanäle im Nutzbereich des Substrats mittels eines Lasers in das Substrat eingebracht wird bzw. werden.According to a further aspect, the present invention relates to a method for producing a fabric described above, the method being characterized in that at least one through channel, preferably the majority of all through channels, more preferably all of the through channels in the useful area of the substrate are introduced into the substrate by means of a laser will or will.
Die im Hinblick auf die erfindungsgemäße Bespannung beschriebenen Vorteile der Erfindung treffen auch auf das erfindungsgemäße Fertigungsverfahren zu und vice versa. The advantages of the invention described with regard to the covering according to the invention also apply to the manufacturing method according to the invention and vice versa.
Gemäß der zuvor beschriebenen ersten Idee wird vorgeschlagen, dass vor dem Schritt des Einbringens der Durchgangskanäle das Substrat gebildet wird, indem einem Matrixmaterial, welches den Hauptbestandteil des Substrats bildet, Füllstoffpartikel beigemengt werden, wobei das Material der Füllstoffpartikel bei Einstrahlung mit Laserlicht langsamer oder schneller in die Gasphase überführbar ist als das Matrixmaterial.According to the first idea described above, it is proposed that, before the step of introducing the through channels, the substrate is formed by adding filler particles to a matrix material which forms the main constituent of the substrate, the material of the filler particles being irradiated more slowly or faster when irradiated with laser light the gas phase can be converted as the matrix material.
Dabei kann das Substrat mehrere Schichten aufweist, wobei die Konzentration der Füllstoffpartikel zwischen wenigstens zwei dieser Schichten unterschiedlich ist. Auf diese Weise ist es möglich, den Reduzierungsgrad für die Entwässerung der Durchgangskanäle feiner einzustellen. Ferner kann/können die äußerste Schicht des Substrats auf der Ober- bzw. Papierseite und/oder die äußerste Schicht des Substrats auf der Unter- bzw. Maschinenseite frei von Füllstoffpartikeln sein, um keine unerwünschten Effekte beim Kontakt mit der Faserstoffbahn bzw. Maschinenteilen zu bewirken. Mit anderen Worten kann nur eine oder mehrere mittlere Schicht(en) mit ein Füllstoffmaterial aufweisen.The substrate can have several layers, the concentration of the filler particles being different between at least two of these layers. In this way, it is possible to fine-tune the degree of reduction for the drainage of the through channels. Furthermore, the outermost layer of the substrate on the top or paper side and / or the outermost layer of the substrate on the bottom or machine side can be free of filler particles in order not to have any undesirable effects on contact with the fibrous web or To effect machine parts. In other words, only one or more middle layer (s) can have a filler material.
Entsprechend der oben beschriebenen zweiten Ideen wird vorgeschlagen, dass das Substrat aus mehreren Schichten gebildet wird, wobei die einzelnen Schichten mittels eines Hilfsstoffs, insbesondere einer Klebstoffschicht, miteinander verbunden werden, wobei das Substrat anschließend aufgerollt wird und zum Einbringen der Durchgangskanäle wieder abgerollt wird. Bei dem Klebstoff kann es sich vorzugsweise um ein Lösungsmittel-haltiges Polyesterharz handeln. Die Erfinder haben mittels Versuchen herausgefunden, dass es möglich ist, auf diese Weise der Grundform der Durchgangskanäle an einer Grenze zwischen zwei benachbarten Schichten des Substrats auf einfache und reproduzierbare Weise einen Versatz in einer Richtung zu geben, die in der Ebene des Substrats liegt. Dies wird sich damit erklärt, dass beim Laminieren und anschließendem Aufrollen Eigenspannungen in den zwischen zwei benachbarten Schichten angeordneten Hilfsstoff, insbesondere Klebstoff, eingebracht werden, welche sich kurzzeitig durch das Abrollen und den Wärmeeintrag beim Laser-Bohren wieder abbauen. Die somit für die Strömung im dem Durchgangskanal entstehenden Vorsprünge und Rücksprünge führen zu einer Erhöhung der gemittelte Rautiefe Rz der Innenoberfläche des Durchgangskanals. Sie dienen als Turbulenzgeneratoren für die Strömung und führen damit zu der gewünschten Drosselung der selbigen.According to the second ideas described above, it is proposed that the substrate be formed from a plurality of layers, the individual layers being connected to one another by means of an auxiliary, in particular an adhesive layer, the substrate then being rolled up and unrolled again for the introduction of the through-channels. The adhesive can preferably be a solvent-containing polyester resin. The inventors have found by means of experiments that it is possible in this way to give the basic shape of the through channels at a boundary between two adjacent layers of the substrate a simple and reproducible offset in a direction which lies in the plane of the substrate. This is explained by the fact that during lamination and subsequent rolling up, residual stresses are introduced into the auxiliary material, in particular adhesive, arranged between two adjacent layers, which are briefly reduced again by the rolling and the heat input during laser drilling. The projections and recesses thus created for the flow in the through-channel lead to an increase in the average roughness depth R z of the inner surface of the through-channel. They serve as turbulence generators for the flow and thus lead to the desired throttling of the same.
In Versuchen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Substrat in dem Bereich, in welchem gerade mittels des Lasers die Durchgangskanäle in das Substrat eingebracht werden, auf eine im Wesentliche plane Fläche aufgebracht wird, vorzugsweise mittels Unterdruck. Beispielsweise kann hierfür ein so genannter Vakuumtisch Anwendung finden.In tests, it has proven to be advantageous if the substrate is applied to an essentially flat surface in the area in which the through-channels are being introduced into the substrate by means of the laser, preferably by means of negative pressure. For example, a so-called vacuum table can be used for this.
Ferner wird es bevorzugt, wenn der Durchgangskanal oder die Durchgangskanäle jeweils mittels eines einzigen Pulses des Lasers in das Substrat eingebracht wird bzw. werden. Zwar könnten auch mehr als ein Puls verwendet werden, jedoch haben Versuche gezeigt, dass bei Verwendung mehrerer Pulse der Öffnungswinkel der im Wesentlichen kegelstumpfförmigen Durchgangskanäle sehr groß wird, was unvorteilhaft im Hinblick auf die strukturelle Stabilität des fertigen Produkts sein kann.Furthermore, it is preferred if the through channel or channels are respectively introduced into the substrate by means of a single pulse of the laser. Although more than one pulse could be used, tests have shown that when using several pulses the opening angle of the Essentially frustoconical through-channels become very large, which can be disadvantageous with regard to the structural stability of the finished product.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von schematischen und nicht maßstabsgetreuen Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
- Figur 1 und 2
- eine aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung zum Perforieren eines Substrats mittels eines Lasers;
- Figuren 3a - 3c
- verschiedene aus dem Stand der Technik bekannte Bohrlochgeometrien;
- Figur 4a und 4b
- eine erste Ausführungsform eines Durchgangskanals in einer erfindungsgemäßen Bespannung;
- Figur 5a und 5b
- eine zweite Ausführungsform eines Durchgangskanals in einer erfindungsgemäßen Bespannung.
- Figure 1 and 2
- a device known from the prior art for perforating a substrate by means of a laser;
- Figures 3a - 3c
- various borehole geometries known from the prior art;
- Figure 4a and 4b
- a first embodiment of a through-channel in a covering according to the invention;
- Figure 5a and 5b
- a second embodiment of a through-channel in a covering according to the invention.
Die jeweilige Innenoberfläche 32' des Durchgangskanals 30' ist bei dieser Herstellungsweise und ohne, dass besondere Vorkehrungen getroffen werden, stets im Wesentlichen glatt, d.h. weist eine gemittelte Rautiefe Rz von deutlich unter 4µm auf. Insbesondere, wenn die Durchgangskanäle so dicht nebeneinander angeordnet sind, dass sie sich auf der Oberseite 22' des Substrats 20' berühren oder sogar überschneiden, kann sich eine glatte Wandung negativ auswirken, da hierdurch eine zu schnelle Entwässerung der Faserstoffbahn, die auf der Bespannung transportiert wird, erfolgt. Die Reduzierung der Entwässerungsgeschwindigkeit wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ganz gezielt die Rauigkeit der Innenoberfläche 32 des Durchgangskanals 30 vergrößert wird.The respective inner surface 32 'of the through-channel 30' is always essentially smooth with this method of manufacture and without any special precautions being taken, ie has an average roughness depth R z of well below 4 µm. In particular, if the through-channels are arranged so close to one another that they touch or even overlap on the upper side 22 'of the substrate 20', a smooth wall can have a negative effect, since this results in too rapid dewatering of the fibrous web that transports the fabric is done. The reduction in the dewatering rate is achieved according to the invention by specifically increasing the roughness of the
Die
Die Füllstoffpartikel 40 der ersten Sorte weisen gegenüber dem Matrixmaterial des Substrats 20 die Eigenschaft auf, dass sie bei Bestrahlung mit Laserlicht weniger schnell bzw. überhaupt nicht in die Schmelz- und/oder Dampfphase übergehen. Daher bleiben diese Füllstoffpartikel 40 als Vorsprünge 44 an der Innenoberfläche 32 des Laser-gebohrten Durchgangskanals 30 stehen und sorgen somit für Turbulenzen in der Strömung des Fluids, welches im bestimmungsgemäßen Gebrauch der erfindungsgemäßen Bespannung durch die Durchgangskanäle 30 fließt.Compared to the matrix material of the
Die Füllstoffpartikel 42 der zweiten Sorte weisen gegenüber dem Matrixmaterial des Substrats 20 die Eigenschaft auf, dass sie bei Bestrahlung mit Laserlicht deutlich schneller bzw. leichter in die Schmelz- und/oder Dampfphase übergehen. Daher hinterlassen diese Füllstoffpartikel 40 beim Verschwinden Rücksprünge 46 an der Innenoberfläche 32 des Laser-gebohrten Durchgangskanals 30 und sorgen auf diese Weise ebenfalls für Turbulenzen in der Strömung des Fluids, welches im bestimmungsgemäßen Gebrauch der erfindungsgemäßen Bespannung durch die Durchgangskanäle 30 fließt.Compared to the matrix material of the
Über die Konzentrationsdichte an Füllstoffpartikeln 40, 42 im Matrixmaterial des Substrats lässt sich die Rauigkeit der Innenoberfläche 32 des Durchgangskanals 30 und damit die Drosselwirkung auf die Strömung einstellen. Die gemittelte Rautiefe Rz der Innenoberfläche 32 des Durchgangskanals 30 wird dabei erfindungsgemäß auf über 4µm, vorzugsweise über 6µm, weiter bevorzugt über 8µm vergrößert. Die beiden äußersten Schichten des Substrats 20 sind in diesem Ausführungsbeispiel frei von Füllstoffpartikeln 40. 42. Dies ist zwar von Vorteil, um zu verhindern, dass die Füllstoffpartikel eine unerwünschte Wirkung entfalten, wenn sie in den direkten Kontakt mit der zu entwässernden Faserstoffbahn oder Teilen der Maschine beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der erfindungsgemäßen Bespannung gelangen, jedoch ist dies nicht zwingend erforderlich. Umgekehrt kann zumindest eine der beiden äußersten Schichten jedoch auch gezielt Füllstoffe enthalten, nämlich insbesondere dann, wenn die Füllstoffe als Trennhilfe dienen.The roughness of the
Es sei angemerkt, dass die hier gezeigten Füllstoffpartikel 40, 42 eine im Wesentlichen sphärische Grundform aufweisen. Dies ist jedoch ebenfalls nicht zwingend erforderlich.It should be noted that the
In den
Auch in diesem Beispiel ist das Substrat 20 als ein mehrschichtiges Laminat gebildet, wobei hier vier Schichten vorhanden sind, deren Ersteckung in Dickenrichtung TD im Wesentlichen gleich groß ist. Das Besondere an dieser Ausführungsform ist, dass die Grundform des Durchgangskanals 30, welche hier im Wesentlichen einem sich von der Oberseite 22 zu der Unterseite 24 des Substrats 20 hin verjüngenden Kegelstumpf entspricht, an den jeweiligen Grenzen zwischen zwei unmittelbar benachbarten Schichten des Substrats einen Versatz aufweisen. Dieser Versatz führt in dem Durchgangskanal 30 zu Vorsprüngen 44 und Rücksprüngen 46 für die den Durchgangskanal im bestimmungsgemäßen Gebrauch der erfindungsgemäßen Bespannung durchströmende Flüssigkeit. Hierdurch werden in die Flüssigkeit Turbulenzen eingebracht, die die Strömungsgeschwindigkeit in dem Durchgangskanal 30 reduzieren. Die Vorsprünge 44 und die Rücksprünge 46 sorgen dafür dass die mittlere Rautiefe Rz der Innenoberfläche 32 des Durchgangskanals größer als 4µm, vorzugsweise größer als 6µm, weiter bevorzugt größer als 8µm wird. In den Bereich zwischen zwei benachbarten Schichtgrenzen ist die mittlere Rautiefe Rz hingegen wieder deutlich geringer. Sofern die mittlere Rautiefe Rz auch in diesen Bereichen vergrößert werden soll, kann man zum Beispiel auf die zuvor beschriebenen Merkmale des ersten Ausführungsbeispiels zurückgreifen. Allerdings ist darauf zu achten, dass die Strömungsgeschwindigkeit in dem Durchgangskanal 30 auch nicht zu stark gedrosselt wird, damit eine angemessene Entwässerung der im bestimmungsgemäßen Gebrauch der erfindungsgemäße Bespannung auf dem Substrat transportierten Faserstoffbahn erfolgen kann.In this example too, the
Wie die Erfinder herausgefunden haben, können die Vorsprünge 44 und die Rücksprünge 46 bei dieser Ausführungsform zuverlässig und reproduzierbar erzeugt werden, indem die einzelnen Schichten des Laminats über einen Kleber, vorzugsweise ein Lösungsmittel-haltiges Polymerharz, miteinander verbunden bzw. laminiert werden, anschließend das Laminat aufgerollt wird, zum Laser-Bohren wieder abgerollt und im Wesentlichen im Bereich der Bohrung auf eine flache Ebene gespannt wird. Diesen Effekt lässt sich mit Eigenspannungen im Material erklären, die durch die Wärme- und Krafteinwirkung beim Laserbohren kurzzeitig freigesetzt werden. Dieser Effekt lässt sich gezielt zu Nutze machen, um die Rauigkeit im Durchgangskanal 30 zu erhöhen und somit die Strömungsgeschwindigkeit durch den Durchgangskanal 30 zu reduzieren.As the inventors have found, the
Besonders vorteilhaft kommt die vorliegende Erfindung zur Wirkung, wenn die Bespannung ein Formiersieb ist und wenn die einzelnen Durchgangskanäle 30 so eng nebeneinander platziert sind, dass sie sich an der Oberseite 22 bzw. Papierseite zumindest berühren, vorzugsweise überschneiden, wie eingangs beschrieben.The present invention has a particularly advantageous effect when the covering is a forming fabric and when the individual through
Bei den beiden hier gezeigten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist die Grundform des Durchgangskanals 30 immer im Wesentlichen kegelstumpfförmig. Dies ist jedoch nicht zwingend. In der Praxis können die Durchgangskanäle 30 auch eine mehr oder weniger stark abweichende Grundform aufweisen.In the two exemplary embodiments of the present invention shown here, the basic shape of the through-
- 10'10 '
- Vorrichtungcontraption
- 20', 2020 ', 20
- Substratsubstratum
- 22', 2222 ', 22
- Oberseitetop
- 24', 2424 ', 24
- Unterseitebottom
- 26'26 '
- Seitenrandmargin
- 28'28 '
- Seitenrandmargin
- 30', 3030 ', 30
- DurchgangskanalThrough channel
- 32', 3232 ', 32
- Innenoberflächeinner surface
- 4040
- Füllstoffpartikel erster SorteFirst-class filler particles
- 4242
- Füllstoffpartikel zweiter SorteFiller particles of the second type
- 4444
- Vorsprunghead Start
- 4646
- Rücksprungreturn
- LBLB
- Laserstrahllaser beam
- MRMR
- Mittenbereichmid-range
- RR
- Walzeroller
- TDTD
- Dickenrichtungthickness direction
Claims (15)
dadurch gekennzeichnet, dass die Innenoberfläche (32) von wenigstens einem Durchgangskanal (30), vorzugsweise von der Mehrheit aller Durchgangskanäle (30), weiter bevorzugt von allen Durchgangskanälen (30) im Nutzbereich des Substrats (20) eine gemittelte Rautiefe Rz aufweist, welche größer als 4µm, vorzugsweise größer als 6µm, weiter bevorzugt größer als 8µm ist.Covering for a machine for producing a fibrous web, in particular a paper, cardboard or tissue web, comprising a substrate (20) with an upper side (22), a lower side (24), two side edges and a useful area between the two side edges, the Usable area has a plurality of through channels (30) which connect the top (22) to the bottom (24) of the substrate (20),
characterized in that the inner surface (32) of at least one through channel (30), preferably of the majority of all through channels (30), more preferably of all through channels (30) in the useful area of the substrate (20) has an average roughness depth R z , which is larger than 4 µm, preferably larger than 6 µm, more preferably larger than 8 µm.
dadurch gekennzeichnet, dass die gemittelte Rautiefe Rz kleiner als 20µm, vorzugsweise kleiner als 15µm ist.Covering according to claim 1,
characterized in that the average roughness depth R z is less than 20 µm, preferably less than 15 µm.
dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (20) ein Laser-gebohrtes Substrat (20) ist, wobei die Durchgangskanäle (30) mittels eines Lasers in das Substrat (20) eingebracht sind.Covering according to claim 1 or 2,
characterized in that the substrate (20) is a laser-drilled substrate (20), the through-channels (30) being introduced into the substrate (20) by means of a laser.
dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen einem minimalen Durchmesser der Durchgangskanäle (30) und einer Dicke des Substrats (20) zwischen 1:3 und 1:10 liegt, vorzugsweise zwischen 1:4 und 1:8, weiter bevorzugt zwischen 1:5 und 1:7.Covering according to one of the preceding claims,
characterized in that the ratio between a minimum diameter of the through channels (30) and a thickness of the substrate (20) is between 1: 3 and 1:10, preferably between 1: 4 and 1: 8, more preferably between 1: 5 and 1. 7
dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (20) neben einem Matrixmaterial ferner Füllstoffpartikel (40, 42) aufweist, wobei das Material der Füllstoffpartikel (40, 42) bei Einstrahlung mit Laserlicht langsamer oder schneller in die Gasphase überführbar ist als das Matrixmaterial.Covering according to one of the preceding claims,
characterized in that the substrate (20) also has filler particles (40, 42) in addition to a matrix material, the material of the filler particles (40, 42) being able to be converted into the gas phase more slowly or more quickly than the matrix material when irradiated with laser light.
dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffpartikel (40, 42) einen mittleren Durchmesser zwischen 20µm und 150µm, vorzugsweise zwischen 50µm und 100µm aufweisen, wobei die Füllstoffpartikel (40, 42) vorzugsweise im Wesentlichen sphärisch ausgebildet sind.Covering according to claim 5,
characterized in that the filler particles (40, 42) have an average diameter between 20 µm and 150 µm, preferably between 50 µm and 100 µm, the filler particles (40, 42) preferably being essentially spherical.
dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (20) aus mehreren Schichten gebildet ist, vorzugsweise aus 2 bis 6 Schichten, weiter bevorzugt aus 3 bis 5 Schichten.Covering according to one of the preceding claims,
characterized in that the substrate (20) is formed from several layers, preferably from 2 to 6 layers, more preferably from 3 to 5 layers.
dadurch gekennzeichnet, dass eine Grundform der Durchgangskanäle (30) an einer Grenze zwischen zwei benachbarten Schichten des Substrats (20) einen Versatz in einer Richtung aufweist, die in der Ebene des Substrats (20) liegt.Covering according to claim 7,
characterized in that a basic shape of the through channels (30) at a boundary between two adjacent layers of the substrate (20) has an offset in a direction lying in the plane of the substrate (20).
dadurch gekennzeichnet, dass die gemittelte Rautiefe Rz der Innenoberfläche (32) von wenigstens einem Durchgangskanal (30), vorzugsweise von der Mehrheit aller Durchgangskanäle (30), weiter bevorzugt von allen Durchgangskanälen (30) im Nutzbereich des Substrats (20) innerhalb des Bereichs wenigstens einer Schicht kleiner als 4µm, vorzugsweise kleiner als 3µm, weiter bevorzugt kleiner als 2µm oder sogar kleiner als 1µm ist.Covering according to claim 7 or 8,
characterized in that the average roughness depth R z of the inner surface (32) of at least one through channel (30), preferably of the majority of all through channels (30), more preferably of all through channels (30) in the useful area of the substrate (20) within the area at least one layer is smaller than 4 µm, preferably smaller than 3 µm, more preferably smaller than 2 µm or even smaller than 1 µm.
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Durchgangskanal (30), vorzugsweise die Mehrheit aller Durchgangskanäle (30), weiter bevorzugt alle Durchgangskanäle (30) im Nutzbereich des Substrats (20) mittels eines Lasers in das Substrat (20) eingebracht wird bzw. werden.Method for producing a covering according to one of the preceding claims,
characterized in that at least one through channel (30), preferably the majority of all through channels (30), more preferably all through channels (30) in the useful area of the substrate (20) is or are introduced into the substrate (20) by means of a laser.
dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt des Einbringens der Durchgangskanäle (30) das Substrat (20) gebildet wird, indem einem Matrixmaterial, welches den Hauptbestandteil des Substrats (20) bildet, Füllstoffpartikel (40, 42) beigemengt werden, wobei das Material der Füllstoffpartikel (40, 42) bei Einstrahlung mit Laserlicht langsamer oder schneller in die Gasphase überführbar ist als das Matrixmaterial.A method according to claim 10,
characterized in that before the step of introducing the through channels (30) the substrate (20) is formed by adding filler particles (40, 42) to a matrix material which forms the main component of the substrate (20), the material of the filler particles (40, 42) can be converted into the gas phase more slowly or more quickly than the matrix material when irradiated with laser light.
dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (20) mehrere Schichten aufweist, wobei die Konzentration der Füllstoffpartikel (40, 42) zwischen wenigstens zwei dieser Schichten unterschiedlich ist.A method according to claim 11,
characterized in that the substrate (20) has a plurality of layers, the concentration of the filler particles (40, 42) being different between at least two of these layers.
dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (20) aus mehreren Schichten gebildet wird, wobei die einzelnen Schichten mittels eines Hilfsstoffs, insbesondere einer Klebstoffschicht, miteinander verbunden werden, wobei das Substrat (20) anschließend aufgerollt wird und zum Einbringen der Durchgangskanäle (30) wieder abgerollt wird.Method according to one of claims 10 to 12,
characterized in that the substrate (20) is formed from a plurality of layers, the individual layers being connected to one another by means of an auxiliary, in particular an adhesive layer, the substrate (20) then being rolled up and unrolled again for introducing the through-channels (30) becomes.
dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (20) in dem Bereich, in welchem gerade mittels des Lasers die Durchgangskanäle (30) in das Substrat (20) eingebracht werden, auf eine im Wesentlichen plane Fläche aufgebracht wird, vorzugsweise mittels Unterdruck.A method according to claim 13,
characterized in that the substrate (20) is applied to an essentially flat surface in the area in which the through-channels (30) are being introduced into the substrate (20) by means of the laser, preferably by means of negative pressure.
dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgangskanal (30) oder die Durchgangskanäle (30) jeweils mittels eines einzigen Pulses des Lasers in das Substrat (20) eingebracht wird bzw. werden.Method according to one of claims 10 to 14,
characterized in that the through-channel (30) or the through-channels (30) are introduced into the substrate (20) by means of a single pulse of the laser.
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