WO2013010678A1 - Gefügte endlosbespannung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bespannung für eine Papiermaschine mit zwei oder mehr Endlosbändern, die jeweils von einer entlang einer Fügestelle (11, 21, 31) zu einer in Umlaufrichtung der Bespannung (1) endlos geschlossenen folienförmigen Bahn (10, 20, 30) gebildet sind, wobei die Endlosbänder so an den Seitenkanten (12, 13, 22, 23) miteinander verbunden sind, dass die Fügestellen (11, 21, 31) zweier miteinander verbundener Endlosbänder bezüglich der Umlaufrichtung der Bespannung (1) versetzt zueinander angeordnet sind.

Description

GEFÜGTE ENDLOSBESPANNUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft Bespannungen für Papiermaschinen und bezieht sich im Besonderen auf nichtgewebte Bespannungen und deren Herstellung.

Papiermaschinen dienen der Herstellung von Faservliesbahnen wie beispielsweise Papieren verschiedenster Sorten, Kartonen, Pappen und ähnlichen Vliesstoffen. Der Begriff "Papier" wird in dieser Schrift stellvertretend für diese Arten von Faservliesbahnen verwendet.

Die Herstellung einer Faservliesbahn beginnt in der Formierpartie einer Papiermaschine mit dem Aufbringen einer Faserstoffsuspension auf eine Bespannung bzw. mit dem Einbringen einer Faserstoffsuspension in den zwischen zwei Bespannungen ausgebildeten Spalt. Bespannungen sind üblicherweise in Form von Endlosbändern ausgeführt, die über Walzen umgelenkt jeweils innerhalb einer bestimmten Partie bzw. Sektion der Papiermaschine umlaufen. Die papierseitige Oberfläche der Bespannung trägt die Faserstoffsuspension bzw. die daraus durch Entwässerung entstehende Faserstoff- bzw. Faservliesbahn. Die über die Walzen geführte Oberfläche der Bespannung wird im Folgenden als Laufseite, die zum Transport der Faserstoffsuspension bzw. -bahn vorgesehene papierseitige Oberfläche als Nutzseite bezeichnet. Zur Entwässerung weisen die Bespannungen Durchgänge auf, über die Wasser von der papierseitigen Oberfläche zur Laufseite hin abgesaugt werden kann.

Die in der Formierpartie von Papiermaschinen gegenwärtig als Formiersiebe eingesetzten Bespannungen bestehen aus gewobenem Material. Gewobene Bespannungen weisen regelmäßige Strukturen mit sich wiederholendem Grundmuster auf. Die Formiersiebe sind üblicherweise aus mehreren Weblagen unterschiedlicher Fadenstärke und Fadenführung aufgebaut. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Webstruktur weisen die einzelnen Lagen solcher Bespannungen nicht nur voneinander abweichende Permeabilitäten für Wasser auf, sondern führen, da in den papierseitigen Lagen ausgebildete Öffnungen bzw. Durchgän-

BESTÄTIGUNGSKOPIE ge regelmäßig von Garnen darunter liegender Weblagen verdeckt werden, auch zu lateral variierenden Permeabilitäten des Formiersiebs und damit zu einer örtlich variierenden Entwässerungsgeschwindigkeit der Faserstoffbahn. Die Folge sind sichtbare Markierungen der Papierbahn mit einer dem Webmuster folgenden regelmäßigen Anordnung. Da geringer entwässerte Bereiche einer Papierbahn außerdem auch eine geringere Faserdichte aufweisen, können laterale Permeabilitätsschwankungen die Qualität der herzustellenden Papierbahn beeinträchtigen.

Gewobene Bespannungen weisen ferner eine geringe Biegesteifigkeit auf und neigen beim Umlauf in Papiermaschinen daher häufig zu Faltenbildung. Die Verwendung von Monofilamenten unterschiedlicher Materialien wie z. B. eine Kombination von Garnen aus Polyethylenterephthalat (PET) und Polyamid (PA) auf der Laufseite einer Bespannung führt aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften dieser Materialien bezüglich Wasseraufnahme, Dehnung etc. häufig zu auf- bzw. abstehenden Formiersiebkanten.

Da Bespannungen nicht als Endlosband gewoben werden können, müssen zur Ausbildung eines Endlosbands die beiden Enden eines endlich langen Webbandes miteinander verbunden werden. Um Irregularitäten an der Verbindungsstelle zu vermeiden, die zu Markierungen der Papierbahn führen können, erfolgt die Verbindung über eine komplizierte Webnahtstruktur, bei der die Enden einander zugeordneter Enden von Kett- und Schussfäden an der Verbindungsstelle des Webbands nach einem bestimmten Muster versetzt zueinander verspielst werden. Diese Verbindungstechnik ist sehr aufwändig und schlägt sich in entsprechend hohen Herstellungskosten für gewebte Endlosbespannungen nieder.

Als Alternative zu gewobenen Bespannungen wurden Bespannungen vorgeschlagen, die aus nichtgewebten Materialbahnen hergestellt werden. In den Patentschriften CA 1 230 511 und US 4,541 ,895 wird beispielsweise eine Bespannung angegeben, die von einem Laminat aus mehreren Lagen nichtgewebter wasserundurchlässiger Materialien gebildet ist. Zur Entwässerung sind in das Laminat Öffnungen eingebracht. Die Verbindung der einzelnen Lagen des Laminats erfolgt flächig durch z. B. Ultraschallschweißen, Hochfrequenzschweißen, thermisches Schweißen, Kleben oder chemische Vorbehandlung der Lagen. Die Entwässerungslöcher werden in das Laminat vorzugsweise mittels Laserbohren eingebracht. Die Spleißnaht einer Lage kann versetzt zu denen anderer Lagen angeordnet sein, wobei die Spleißnähte darüber hinaus noch unter einem Winkel zur Laufrichtung des Endlosbands angeordnet sein können, um merkliche Verdickungen der Bespannung zu vermeiden. Solche Folienlaminate in den für Formiersiebe erforderlichen Dimensionen herzustellen ist jedoch mit einem hohen Aufwand verbunden. Außerdem sind solche Mehrschichtfolienlaminate relativ steif und neigen unter den beim Einsatz in der Formiersektion einer Papiermaschine vorherrschenden Bedingungen zum Delaminieren.

Werden Polymerbänder zur Herstellung von Bespannungen für Papiermaschinen verwendet, so müssen diese in Laufrichtung der Bespannung verstreckt sein. Ansonsten wird die Bespannung unter den im Betrieb vorherrschenden Zugspannungen irreversibel gedehnt und somit nach kurzer Zeit unbrauchbar. Entsprechend unidirektional verstreckte Polymerbänder sind jedoch nicht in den Breiten verfügbar, die für Bespannungen von im industriellen Maßstab genutzten Papiermaschinen üblich sind. Zur Herstellung einer Bespannung müssen daher mehrere Polymerbänder seitlich aneinander anschließend miteinander verbunden werden. Um eine Bespannung in Form eines Endlosbands zu erhalten, müssen zudem die Enden des Bands zusammengefügt werden. An den Verbin- dungs- bzw. Fügestellen ist das Material nicht verstreckt, wodurch die Bespannung an diesen Stellen eine entsprechend geringere mechanische Stabilität aufweist.

Zu Lösung des Problems wird in der Patentanmeldung US 2010/0230064 eine Bespannung zur Verwendung in Papiermaschinen vorgeschlagen, die aus einem wendeiförmig gewickelten Polymerband hergestellt wird. Die Breite des Polymerbands ist wesentlich geringer als die Breite der daraus hergestellten Bespannung, wobei die Längsrichtung des Polymerbands, abgesehen von der durch die Windungshöhe gegebenen Schräglage, mit der Laufrichtung der Bespannung übereinstimmt. Die sich jeweils einander gegenüberliegenden Seitenkanten benachbarter Windungsgänge des Polymerbands sind zur Ausbildung einer geschlossen Lauffläche miteinander verschweißt. Da die Schweißnaht unter einem verhältnismäßig kleinen Winkel zur Laufrichtung der Bespannung angeordnet ist, sind die quer zur Schweißnaht wirkenden Anteile der Zugspannung gering, so dass das nichtverstreckte Material der Schweißnaht im Idealfall nicht über Gebühr belastet wird. Die Herstellung einer Bespannung aus einem wen- delförmig gelegten Polymerband ist allerdings sehr aufwändig, da sie eine spezielle Schweißvorrichtung erfordert, bei der entweder die Schweißapparatur mit hoher Präzision entlang der Schweißlinie mehrmals um die Bespannung herum geführt werden muss, oder die Bespannung mit der umlaufenden Schweißlinie relativ zur Schweißapparatur verschoben werden muss. Außerdem müssen die Kanten der Bespannung nach dem Verschweißvorgang getrimmt werden, um eine gleichmäßig breite Bespannung zu erhalten. In der Folge stößt die Schweißnaht unter einem spitzen Winkel auf eine der Seitenkanten der Bespannung, wodurch aufgrund der gegenüber dem Polymerband strukturell schwächeren Schweißnaht ein Angriffspunkt zum Einreißen der Bespannung gegeben ist.

Ausgehend von dem Dargelegten ist es daher wünschenswert eine Bespannung für Papiermaschinen anzugeben, die folienförmig ausgebildet ist, eine hohe mechanische Stabilität und Zugfestigkeit besitzt, für den Einsatz in industriell genutzten Papiermaschinen ausreichend breit ist, und mit herkömmlichen Mitteln gefertigt werden kann.

Ausführungsformen solcher Bespannungen für eine Papiermaschine weisen zwei oder mehr Endlosbänder auf, die jeweils von einer entlang einer Fügestelle zu einer in Umlaufrichtung der Bespannung endlos geschlossenen folienförmi- gen Bahn gebildet sind, wobei die Endlosbänder so an den Seitenkanten miteinander verbunden sind, dass die Fügestellen zweier miteinander verbundener Endlosbänder bezüglich der Umlaufrichtung der Bespannung versetzt zueinander angeordnet sind.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die in dieser Schrift und den Ansprüchen zur Aufzählung von Merkmalen verwendeten Begriffe "umfassen", "aufweisen", "beinhalten", "enthalten" und "mit", sowie und deren grammatikalischen Abwandlungen, generell eine nichtabschließende Aufzählung von Merkmalen, wie z.B. Verfahrensschritten, Einrichtungen, Bereichen, Größen und dergleichen bezeichnen, und in keiner Weise das Vorhandensein weiterer und anderer Merkmale oder Gruppierungen anderer oder zusätzlicher Merkmalen ausschließen.

Die Fügestelle einer folienförmigen Bahn weist vom übrigen Bahnmaterial abweichende Eigenschaften auf, die sich in einer geringeren Zugfestigkeit und hö- heren Dehnbarkeit der Fügestelle manifestieren. Durch den Versatz der Fügestellen wird eine auf die Bespannung einwirkende Zugkraft im Bereich der Fügestelle eines der Endlosbänder von dem angrenzend angeordneten nichtgefügten Folienmaterial eines benachbarten Endlosbands aufgenommen und so eine Überlastung und Dehnung der Fügestelle wirksam verhindert.

Bei vorteilhaften Ausführungsformen sind die folienförmigen Bahnen aus einem in Umlaufrichtung der Bespannung unidirektional verstreckten Polymer gebildet, wodurch eine hohe Formstabilität der Bespannung im bestimmungsgemäßen Einsatz erzielt wird. Um für den Einsatz in Papiermaschinen geeignet zu sein, sind die folienförmigen Bahnen bei Ausführungsformen der Bespannung auf Basis eines Materials gebildet, das unter Polyethylenterephthalat (PET), Polyethyl- ennaphthalat (PEN), Polyphenylensulfid (PPS), Polyetheretherketone (PEEK), Polyamid (PA) oder Polyolefinen ausgewählt ist. Zur Verwendung in Papiermaschinen ist die Dicke der folienförmigen Bahnen bei Ausführungsformen ferner vorzugsweise aus dem Bereich von 300 bis 1600 pm und insbesondere bevorzugt aus dem Bereich von 500 bis 800 pm gewählt.

Denkbar ist, dass die folienförmigen Bahnen aus einem unverstreckten Polymer gebildet sind und zur Bereitstellung der Zugfestigkeit der Bespannung sich in Umlaufrichtung der Bespannung erstreckende Fäden, insbesondere spiralgewickelte Fäden vorgesehen sind.

Die folienförmigen Bahnen sind bei Ausführungsformen an den Fügestellen bevorzugt zumindest partiell stoffschlüssig verbunden, um ein Öffnen der Fügestelle z. B. im Sinne einer Spaltbildung während eines Einsatzes der Bespannung zu vermeiden. Unter einer stoffschlüssigen Verbindung wird ein Zusammenhalten der Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte verstanden. Bei weiteren Ausführungsformen sind die Endlosbänder stoffschlüssig miteinander verbunden um einen nahtlosen Übergang zwischen den aneinandergrenzenden Endlosbändern zu schaffen.

Bei vorteilhaften Ausführungsformen sind die Wirkflächen einer Fügestelle, und/oder einer seitlichen Verbindungsstelle treppenförmig angeordnet, so dass ein Teil der Verbindungsfläche von den auftretenden Zugkräften nicht senkrecht durchsetzt und so die Formstabilität der Verbindungsstelle erhöht wird. Als Wirk- flächen werden hierbei die an der Verbindungsstelle aneinandergrenzenden Flächen bezeichnet. Zur Vergrößerung der Verbindungsfläche wie auch zu deren besseren Bestrahlbarkeit ist zumindest eine Wirkfläche einer Fügestelle und/oder einer seitlichen Verbindungsstelle als gegenüber den Oberflächen der Bespannung geneigte Fläche angeordnet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich zumindest eine Fügestelle entlang einer in Bezug zur Umlaufrichtung schräg verlaufenden Linie, insbesondere Geraden. Unter einem schrägen Verlauf der Fügestelle relativ zur Umlaufrichtung soll verstanden werden, dass sich die Fügestelle zumindest abschnittweise, insbesondere entlang ihrer gesamten Erstreckung nicht parallel zur Querrichtung der Bespannung erstreckt. Hierdurch kann die Länge der Fügestelle größer als die Breite der folienförmigen Bahn gemacht werden, wodurch die auf die Fügestelle einwirkende Zugkraft auf eine längere Strecke verteilt wird. Hierdurch kann die Haltbarkeit der Fügestelle verbessert werden. Ein weiterer Vorteil im schrägen Verlauf der Fügestelle besteht darin, dass bei einem Nipdurchgang der Bespannung nicht die gesamte Fügestelle zur gleichen Zeit durch den Nip geht, sondern jeweils nur ein kleiner Anschnitt. Hierdurch werden eventuell durch die Fügestelle hervorgerufene Markierungen reduziert, wie auch der Lauf der Bespannung in der Maschine ruhiger wird.

Denkbar ist auch, dass die Bespannung mehrere übereinander angeordnete und flächig miteinander verbundene folienförmige Bahnen umfasst. In diesem Zusammenhang ist insbesondere denkbar, dass die Fügestellen übereinander angeordneter folienförmiger Bahnen schräg zur Umlaufrichtung verlaufen und mit der Umlaufrichtung unterschiedliche Winkel einschließen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen sowie den beiliegenden Figuren. Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen der beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern durch den Umfang der beiliegenden Patentansprüche bestimmt ist. Insbesondere können bei erfindungsgemäßen Ausführungsformen die bei den nachstehend erläuterten Ausführungsbeispielen angeführten Merkmale in von den Beispielen abweichender Anzahl und Kombination verwirklicht sein. Bei der nachfolgenden Erläuterung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung wird auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen, von denen

Figur 1 eine als Endlosband ausgeführte Bespannung in einer schematischen Perspektivdarstellung zeigt,

Figur 2 den Aufbau einer als Endlosband ausgeführten Bespannung aus mehreren zu Endlosbändern gefügten folienförmigen Bahnen in einer Perspektivdarstellung schematisch veranschaulicht,

Figur 3 folienförmige Bahnen mit unterschiedlich ausgeprägten Seitenkanten schematisch darstellt,

Figur 4 eine zu einem Endlosband gefügte folienförmige Bahn in einer schematischen Perspektivdarstellung zeigt,

Figur 5 zwei Beispiele einer Kantenformung zur Herstellung einer Stoß an

Stoß Fügung illustriert,

Figur 6 eine treppenförmige Kantenformung zur Herstellung einer profilierten Fügung vorstellt,

Figur 7 eine Nut-und-Feder Profilierung von Fügekanten zeigt, Figur 8 eine erste Anordnung zum Transmissionslaserverschweißen zweier aneinandergrenzender Kanten in einer schematischen perspektivischen Darstellung zeigt,

Figur 9 eine zweite Anordnung zum Transmissionslaserverschweißen zweier aneinandergrenzender Kanten in einer schematischen Querschnittsdarstellung zeigt und

Figur 10 eine folienförmige Bahn mit einer schräg zur Umlaufrichtung verlaufenden Fügestelle zeigt.

In den Figuren werden gleiche oder ähnliche Bezugszeichen für funktionell gleichwertige oder ähnliche Charakteristiken unabhängig von speziellen Ausfüh- rungsformen verwendet.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Bespannung 1 zur Verwendung in Maschinen zur Papierherstellung. Die Breite der Bespannung 1 ist durch die Seitenkanten 2 und 3 begrenzt. Die beiden Seitenkanten sind in sich geschlossen und im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Die Bespannung 1 wird deshalb auch als Endlosbespannung bezeichnet. Die Richtung in der die Endlosbespannung 1 in sich geschlossen ist, wird im Folgenden als Laufrichtung LR oder Umlaufrichtung LR der Bespannung 1 bezeichnet und ist in Figur 1 mittels eines gekrümmten Doppelpfeils veranschaulicht. Die Richtung entlang der kürzesten Verbindung zwischen den beiden Seitenkanten 2 und 3 wird als Querrichtung QR bezeichnet und ist in Figur 1 ebenfalls mithilfe eines Doppelpfeils grafisch angedeutet. Die Bespannung 1 weist eine Nutzfläche 5 auf, die dem Transport der Faserstoffsuspension bzw. -bahn während einer Papierherstellung dient, und auch als papierseitige Oberfläche 5 der Bespannung 1 bezeichnet wird. Die Nutzfläche 5 der Bespannung 1 bildet in der Regel die nach außen gerichtete Oberfläche der Bespannung 1. Die dem von der Bespannung 1 umschlossenen Volumen zugewandte, nach innen gerichtete Oberfläche, wird in dieser Schrift als Laufseite 6 bezeichnet. Sie liegt üblicherweise an den (in den Figuren nicht gezeigten) Walzen an, die den Umlauf der Bespannung 1 bewirken. Die von der Laufseite zur papierseitigen Oberfläche der Bespannung 1 weisenden Richtungen werden nachfolgend als vertikale Richtung der Bespannung 1 bezeichnet. Die Förderung von Faserstoffsuspension bzw. Faserstoffbahn auf der Bespannung 1 erfolgt auf deren Nutzfläche 5 in der durch einen Pfeil angedeuteten Maschinenrichtung MR.

Figur 2 veranschaulicht den Aufbau einer wie in Figur 1 gezeigten Endlosbespannung 1 aus mehreren folienförmigen Bahnen. Im in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Bespannung 1 aus drei in Querrichtung QR nebeneinander angeordneten folienförmigen Bahnen 10, 20 und 30 aufgebaut. Die Anzahl der zum Aufbau einer Bespannung 1 verwendeten bzw. benötigten folienförmigen Bahnen bestimmt sich aus der Breite der Bespannung 1 , d. h. deren Ausdehnung in Querrichtung QR, und der Breite der zu ihrer Herstellung verfügbaren folienförmigen Bahnen. Entsprechend kann die Anzahl der zur Herstellung einer Bespannung 1 nebeneinander angeordneten Folienbahnen in Abweichung von der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform nur zwei, aber auch mehr als drei betragen. Ferner müssen nicht alle Folienbahnen gleich breit sein. Vielmehr können zur Ausbildung einer Bespannung 1 unterschiedlich breite Folienbahnen aneinandergefügt werden, beispielsweise so, dass die äußeren Folienbahnen 10 und 30 in Querrichtung QR gekürzt werden, um eine bestimmte vorgegebene Breite der Bespannung 1 zu erhalten. Falls die im vorgesehenen Anwendungsfall der Bespannung 1 auf diese einwirkende Zugbelastung entlang deren Querrichtung QR variiert, kann die Breite der einzelnen folienförmigen Bahnen 10, 20 bzw. 30 auf die lokale Zugbelastung optimiert werden, beispielsweise indem bei höherer Zugbelastung eine geringere Breite der folienförmigen Bahn gewählt wird.

Die einzelnen folienförmigen Bahnen 10, 20 und 30 sind monolithisch aufgebaut, worunter in dieser Schrift zu verstehen ist, dass die Bahnen abgesehen von einer eventuellen Oberflächenbeschichtung aus einem Stück bestehen, also insbesondere nicht mehrlagig aufgebaut sind. Die Folienbahnen 10, 20 und 30 können je nach Einsatzzweck perforiert sein, d. h. sie vertikal durchdringende Löcher, beispielsweise zur Entwässerung der Faserstoffbahn aufweisen.

Jede der zur Herstellung einer Bespannung 1 verwendeten Folienbahnen weist, wie in den Darstellungen a) und b) von Figur 3 gezeigt ist, zwei seine Ausdehnung in Querrichtung QR begrenzende Seitenkanten auf. Bei der in Darstellung a) von Figur 3 gezeigten folienförmigen Bahn 10 sind dies die Seitenkanten 12 und 13, bei den in Darstellung b) von Figur 3 gezeigten Folienbahnen 10 und 20, die Seitenkanten 12 und 13 bzw. 22 und 23. Üblicherweise sind die Seitenkanten der folienförmigen Bahnen 10, 20 und 30 wie in den Figuren 2 und 3a) veranschaulicht geradlinig ausgebildet. Zur verzahnten Verbindung zweier anei- nandergrenzender Bahnen, wie sie in Figur 3b) dargestellt ist, können die zu verbindenden Seitenkanten 13 und 22 auch entlang einer zweidimensionalen Linie verlaufen, beispielsweise entlang einer schlangenförmigen Linie oder einer Wellenlinie.

Zur Ausbildung einer Endlosbespannung 1 wird vorzugsweise jede der einzelnen folienförmigen Bahnen 10, 20 und 30 zunächst entlang einer Fügestelle 11 , 21 bzw. 31 zu einem Endlosband gefügt. Die schematische Darstellung von Figur 4 zeigt eine an einer Fügestelle 11 zu einem Endlosband gefügtes folienförmige Bahn 10. Die Fügestelle 11 verbindet die beiden Stirnkanten der folienförmigen Bahn 10. Unter Stirnkanten sind hierbei die eine folienförmiges Bahn 10 zwischen dessen Seitenkanten 12 und 13 begrenzenden Kanten zu verstehen, die dessen Längsausdehnung begrenzen und somit die Enden der Bahn bilden. Die Stirnkanten können wie in den Figuren dargestellt senkrecht zum Verlauf der Seitenkanten angeordnet sein. Sie können jedoch auch schrägt hierzu ausgerichtet sein und statt einem geradlinigen Verlauf auch einen geschwungenen Kurvenverlauf aufweisen.

Das Fügen der Enden einer Folienbahn 10 kann unter Verwendung unterschiedlicher Fügetechniken wie beispielsweise Kleben, Kalandrieren und insbesondere Schweißen erfolgen. Zum Verschweißen der beiden Bahnenden kann ein Ultraschallschweißverfahren oder ein Transmissions-Laserschweißverfahren angewandt werden. Beim Transmissions-Laserschweißverfahren werden die sich berührenden Flächen der beiden Bahnenden mithilfe eines NIR-Lasers (Laser mit einer Emissionswellenlänge im nahen jnfrarotbereich) aufgeschmolzen und an- einandergedrückt. Da das Material der Folienbänder 10, 20, 30 das Licht eines NIR-Lasers nicht absorbiert, müssen die aufzuschmelzenden Flächen zuvor mit einer Absorberbeschichtung versehen werden, wobei es in der Regel ausreicht nur eine von zwei sich an der Fügestelle berührenden Flächen mit einem das NIR-Laserlicht absorbierenden Material zu beschichten. Die Absorberbeschichtung absorbiert das Licht des zum Schweißen verwendeten NIR-Lasers, heizt sich hierdurch auf und schmilzt in der Folge die an es angrenzenden Oberflächenbereiche der Bahnenden auf. Durch aneinanderdrücken der aufgeschmolzenen Bereiche wird schließlich eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt.

Als Laser für NIR-Transmissionsschweißen eignen sich beispielsweise Diodenlaser mit Emissionswellenlängen im Bereich von 808 bis 980 nm und Nd:YAG- Laser mit einer Emissionswellenlänge von 1064 nm. Vorzugsweise werden Laser mit Emissionen im Bereich von 940 bis 1064 nm verwendet.

Die beiden Stirnkanten einer folienförmigen Bahn 10 können Stoß an Stoß oder unter Verwendung einer Profilierung der sie bildenden Stirnseiten gefügt werden. Unter Stoß an Stoß ist dabei ein Aufeinandertreffen senkrecht oder schräg zur Nutz- bzw. Laufseite verlaufender Stirnseiten einer Folienbahn 10 zu verstehen. Figur 5 illustriert zwei Beispiele für ein Stoß an Stoß Fügen der beiden Stoßkanten 14 und 15 einer folienförmigen Bahn 10, wobei die Querschnittsdarstellungen die einander gegenüber angeordneten Stirnseiten 14 und 15 jeweils im ungetilgten (links) und gefügten (rechts) Zustand veranschaulichen. Vor dem Verfügen kann eine der beiden Stirnseiten wie gezeigt mit einer Absorberschichtung 9 versehen sein, die das verwendete Schweißlicht absorbiert und hierüber das Aufschmelzen der beiden Stirnseiten bewirkt. Alternativ können auch beide Stirnseiten 14 und 15 mit einem Absorbermaterial beschichtet sein. Bei der in den Darstellungen a) illustrierten Fügestelle 11 sind die Stirnseiten 14 und 15 senkrecht zu den beiden Oberflächen der folienförmigen Bahn 10 angeordnet. Die Einstrahlung des Schweißlichts erfolgt in diesem Fall vorzugsweise schräg zu den aneinandergrenzenden Stirnflächen 14 und 15 und damit auch schräg zu den beiden Oberflächen der folienförmigen Bahn 10. Bei senkrecht zu einer der beiden Oberflächen der Folienbahn 0 eingestrahltem Schweißlicht sind die beiden Stirnflächen vorzugsweise, wie in Darstellung b) von Figur 5 dargestellt ist, schräg zur Oberfläche und damit auch schräg zur Einstrahlungsrichtung des Lichts angeordnet. Bei einer solch schrägen Anordnung der Stirnflächen weist die Fügestelle 11 eine größere Fläche auf, wodurch deren Zugbelastung pro Flächeneinheit beim Spannen der folienförmigen Bahn 10 verringert wird.

Über eine Profilierung der Stirnseiten 14 und 15 kann die Fläche der Fügestelle 11 weiter vergrößert und deren Dehnung unter Zugbelastung weiter verringert werden. Bei dem in Figur 6 veranschaulichten Beispiel weisen die beiden Bahnenden bzw. Stoßflächen 14 und 15 einer Folienbahn 10 eine zueinander komplementäre Stufenprofilierung auf. Auch hier kann wieder eine Absorberschicht 9 zum absorbieren des Schweißlichts verwendet werden. Zum Erzielen einer hohen Festigkeit beträgt die Stufenlänge dabei vorzugsweise ein Vielfaches der Folienstärke. Vorteilhaft sind Stufenlängen aus dem Bereich von 5 bis 150 mm, wobei Stufenlängen um etwa 20 mm bevorzugt werden. Mehrfachstufen sind ebenfalls möglich. Abweichend von der in Figur 6 dargestellten Ausführungsform können die Stufen des Profils auch geneigt ausgebildet sein, wodurch eine gute Ausleuchtung der Stirnflächen 14 bei senkrecht auf die Oberfläche der folienförmigen Bahn 10 gerichtetem Schweißlicht erreicht wird. Der Winkel zwischen den schrägen Rampen und dem dazwischen liegenden Plateau einer solchen Stufung weist vorzugsweise einen Wert aus dem Bereich von 45 bis 60 Grad auf, wobei ein Winkel von 60 Grad bevorzugt wird.

Ein weiteres Beispiel einer Stoßkantenprofilierung zeigt die Figur 7. Bei dieser Ausführungsform werden die zu verbindenden Stoßflächen 14 und 15 der Folienbahn 10 in Form eines komplementär gestalteten Nut- und Federprofils vorbearbeitet, wobei Nut und Feder vorzugsweise wie gezeigt mit einer leichten Verjüngung ausgeführt werden um ein leichtes Ineinanderschieben zu ermöglichen. Diese Profilform zeichnet sich insbesondere durch eine große Sicherheit gegenüber ungewolltem vertikalen Versatz der beiden Bahnenden beim Verbinden aus. Die Federlänge bzw. Nuttiefe kann die Folienstärke überschreiten. Wie zuvor kann auch bei dieser Profilgestaltung eine Absorptionsschicht 9 auf eine oder auf beide Stoßflächen 14 bzw. 15 aufgebracht werden, um das Verbinden der Flächensubstratenden durch lokal konzentrierte Absorption des Schweißlichts zu erleichtern. Werden die Stoßflächen 14 und 15 der Folienbahnenden mittels Ultraschallschweißen miteinander verbunden, ist keine Absorberbeschichtung 9 vonnöten.

Beim Fügen der Folienbahnenden mithilfe eines NIR- Transmissionsschweißverfahrens sind die einzelnen Folienbänder vorzugsweise aus einem Polymer gefertigt, dass für die zum Schweißen verwendeten Lichtwellenlängen transparent ist. Als folienförmige Bahnen werden daher vorteilhaft z. B. durch Extrudieren oder Gießen hergestellte flächige Substrate aus thermoplastischem Kunststoff wie beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET), Po- lyethylennaphthalat (PEN), Polyphenylensulfid (PPS), Polyetheretherketone (PEEK), Polyamid (PA), Polyolefinen und Polyimide (PI) verwendet. Diese Materialien sind in Form von uniaxial verstreckten Platten bzw. Rollenware bekannt und im Handel erhältlich. Für die Herstellung von Bespannungen 1 für Papiermaschinen werden vorzugsweise Folienbahnstärken aus dem Bereich 150 von bis 1600 pm und insbesondere aus dem Bereich von 500 bis 800 pm verwendet.

Beim Verschweißen der Stirnseiten uniaxial verstreckter Folienbahnen 10 wird das Materialgefüge innerhalb der Fügezone 11 z. B. durch Nachkristallisation gestört, wodurch die Fügezone mechanisch wie chemisch weniger belastbar ist und es dadurch beim bestimmungsgemäßen Gebrauch zu unerwünschten Welligkeiten und Verwerfungen an der Fügezone 11 kommen kann. Bei der Herstellung von Endlosbespannungen 1 werden die Fügezonen 11 , 21 bzw. 31 der einzelnen Endlosbänder 10, 20 und 30 etc. daher wie in Figur 2 illustriert bezüglich der Umlaufrichtung LR der Bespannung relativ zueinander versetzt angeordnet. Diese versetzte Anordnung entlastet die einzelnen Fügestellen, indem die auf die Bespannung 1 einwirkenden Zugkräfte in Höhe der Fügestellen von dem ungestörten Folienmaterial der jeweils angrenzenden Nachbarbahnen aufgenommen werden. Eine Dehnung der Fügestellen wird so wirksam unterbunden, so dass die Endlosbespannung im bestimmungsgemäßen Betrieb keine Welligkeiten oder Verwerfungen ausbildet.

Die quer zur Umlaufrichtung LR auf eine Bespannung 1 einwirkenden Zugkräfte sind wesentlich geringer als die längs hierzu, so dass im Normalbetrieb keine Dehnung der Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Endlosbändern 10, 20 und 30 auftritt. Die Verbindung einander benachbarter Endlosbänder kann wie das Fügen der Stirnkanten der folienförmigen Bahnen mittels Ultraschallschweißen oder Transmissionslaserschweißen erfolgen. Die Verbindung zweier Seitenkanten 13, 14 kann dabei analog den Stirnkanten einer Folienbahn Stoß an Stoß oder unter Verwendung einer Profilierung der die Seitenkanten bildenden Kantenflächen erfolgen.

Die schematische Darstellung der Figur 8 zeigt eine Anordnung zum flächigen Transmissionslasererschweißen der beiden Endlosbänder 10 und 20 an ihren Seitenkanten. Die aneinandergrenzenden Kantenflächen sind abgeschrägt, so dass das senkrecht auf die Oberflächen der Endlosbänder 10 und 20 eingestrahlte NIR-Laserlicht 61 seitlich auf die Kantenflächen auftrifft. Zumindest eine der beiden Kantenflächen ist mit einer Absorberbeschichtung versehen. Bei der dargestellten Schweißanordnung wird der von einem Laser 60 abgestrahlte fächerförmige Lichtstrahl 61 über eine für die verwendete Wellenlänge durchsichtige Walze 63 durch das für das Laserlicht transparente Folienmaterial der Endlosbänder 10 und 20 linienförmig auf die Verbindungsfläche 50 konvergiert. Die so konzentrierte Laserenergie wird an der Verbindungsfläche 50 im Bereich der Linie 62 absorbiert und in thermische Energie umgewandelt. Die durchsichtige Walze 63 drückt mit einer vorgegebenen Kraft auf die Oberflächen der Endlosfo- lienbahnen 10 und 20, so dass die beiden Bahnen im Bereich um die linienför- mige Aufschmelzzone 62 aneinandergedrückt werden. Durch Verfahren der den Laser 60 und die durchsichtige Druckwalze umfassenden Bestrahlungsanordnung relativ zur Verbindungsfläche 50 bzw. umgekehrt durch entsprechendes Verschieben der beiden Endlosbänder 10 und 20 relativ zur Bestrahlungsanordnung werden die beiden Endlosbänder 10 und 20 im Bereich der Verbindungsfläche 50 ganzflächig und stoffschlüssig miteinander verbunden. Bei einem alternativen Transmissionslaserschweißverfahren wird, wie in Figur 9 schematisch illustriert ist, die Verbindungsfläche 50 im zwischen zwei Walzen 64 und 65 ausgebildeten Nip so hindurchgeführt, dass die an der Verbindungsfläche 50 aneinanderstoßenden Kantenflächen der folienförmigen Bahnen 10 und 20 aneinandergedrückt werden. In der dargestellten Anordnung passiert die Verbindungsfläche 50 aus Gründen einer übersichtlicheren Darstellung den Nip in Querrichtung QR. Üblicherweise sind die Walzen 64 und 65 jedoch wie die durchsichtige Walze von Figur 8 so angeordnet, dass die Verbindungsfläche 50 in Laufrichtung LR durch den Nip zwischen den Walzen 64 und 65 geführt wird. Vorzugsweise bestrahlt die Laserquelle 60 den im Nip befindlichen Teil der Verbindungsfläche 50 über deren gesamte Ausdehnung in Querrichtung QR.

Eine entsprechend den obigen Ausführungen aus mehreren folienförmigen Bahnen gefügte Bespannung 1 kann unter Verwendung herkömmlicher Fügetechniken in beliebigen Breiten und damit an die Anforderung einer jeweiligen Papiermaschine angepasst gefertigt werden. Eine wie zuvor erläutert gefertigte Bespannung 1 weist eine hohe mechanische Stabilität und Zugfestigkeit auf und neigt im bestimmungsgemäßen Betrieb nicht zur Ausbildung von Welligkeiten oder Verwerfungen.

Die Figur 10 zeigt eine folienförmige Bahn 10 mit einer schräg zur Umlaufrich- tung LR verlaufenden Fügestelle 11. Dies bedeutet, dass die Fügestelle nicht parallel zur Querrichtung QR der folienförmigen Bahn 10 verläuft.

Claims

Patentansprüche

1. Bespannung für eine Papiermaschine mit zwei oder mehr Endlosbändern, die jeweils von einer entlang einer Fügestelle (11 , 21 , 31 ) zu einer in Um- laufrichtung der Bespannung (1 ) endlos geschlossenen folienförmigen Bahn (10, 20, 30) gebildet sind, wobei die Endlosbänder so an den Seitenkanten (12, 13, 22, 23) miteinander verbunden sind, dass die Fügestellen (11 , 21 , 31 ) zweier miteinander verbundener Endlosbänder bezüglich der Umlaufrichtung der Bespannung (1 ) versetzt zueinander angeordnet sind.

2. Bespannung nach Anspruch 1 , worin die folienförmigen Bahnen (10, 20, 30) aus einem in Umlaufrichtung der Bespannung (1 ) unidirektional verstreckten Polymer gebildet sind.

3. Bespannung nach Anspruch 1 , worin die folienförmigen Bahnen (10, 20, 30) aus einem unverstreckten Polymer gebildet sind und zur Bereitstellung der Zugfestigkeit der Bespannung sich in Umlaufrichtung der Bespannung erstreckende Fäden, insbesondere spiralgewickelte Fäden vorgesehen sind.

4. Bespannung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die folienförmigen Bahnen (10, 20, 30) auf Basis eines Materials gebildet sind, das unter Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Poly- phenylensulfid (PPS), Polyetheretherketone (PEEK), Polyamid (PA) oder Polyolefinen ausgewählt ist.

5. Bespannung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Dicke der folienförmigen Bahnen (10, 20, 30) aus dem Bereich von 300 bis 1600 pm und vorzugsweise aus dem Bereich von 500 bis 800 pm gewählt ist.

6. Bespannung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die folienförmigen Bahnen (10, 20, 30) an den Fügestellen (11 , 21 , 31 ) stoffschlüssig verbunden sind. Bespannung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Endlosbänder zumindest partiell stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

Bespannung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin Wirkflächen einer Fügestelle (11 , 21 , 31 ) und/oder einer seitlichen Verbindungsstelle (50) treppenförmig angeordnet sind.

Bespannung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine Wirkfläche einer Fügestelle (11 , 21 , 31 ) und/oder einer seitlichen Verbindungsstelle (50) als gegenüber den Oberflächen der Bespannung (1 ) geneigte Fläche angeordnet ist.

Bespannung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin zumindest eine Fügestelle sich entlang einer in Bezug zur Umlaufrichtung schräg verlaufenden Linie, insbesondere Geraden, erstreckt.

Bespannung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Bespannung mehrere übereinander angeordnete und flächig miteinander verbundene folienförmige Bahnen umfasst.

Bespannung nach Anspruch 11 , wobei die Fügestellen übereinander angeordneter folienförmiger Bahnen schräg zur Umlaufrichtung verlaufen und mit dieser unterschiedliche Winkel einschließen.