WO2014060382A1 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung strukturierter kunststoffgarne, kunststoffgarn und spiralsieb aus kunststoffgarn - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur herstellung strukturierter kunststoffgarne, kunststoffgarn und spiralsieb aus kunststoffgarn Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a device for producing spirals of plastics, a method for producing plastic filaments by means of such a device, a plastic spiral produced in this way a spiral wire of such plastic filaments, according to the preambles of the independent claims.
  • Textile fabrics are found in a variety of positions in machines for making fibrous web material, such as in paper and board machines.
  • the sheets serve for sheet formation and primary dewatering, in the press section for receiving water squeezed out of the fiber web material, in transfer positions for transfer to the next machine section and in all sections for supporting the fiber web material.
  • dryer fabrics - commonly referred to as dryer fabrics - serve, in addition to supporting the fibrous web, to increase the drying efficiency and the energy efficiency of the dryer section.
  • the dryer fabrics must be thin yet dimensionally stable at low elongation, must not mark the fiber web material, carry no air, optimally dissipate moisture, exhibit optimum sheet dispensing properties and ensure a uniform drying profile across the width of the fiber web material.
  • the latter two properties are very strong on the surface design of the dryer fabric forming yarns, while the freedom from marking and the high dimensional stability is mitbestimmbar by the cross-sectional shape of the yarns.
  • dryer fabrics today consist of spiral structures in which plastic coils are formed from plastic wires and overlap them in this way be stored side by side, that the individual coils are connected by plug wires.
  • the yarns used for such Spiralsieb Modellen are either round or already provided with a deviating from the round shape cross-sectional shape, which may be flat oval or approximately rectangular, for example.
  • a device for producing helices made of plastic wires which comprises a winding device which has a rotatable about its axis guide for the wires, and with a shaped body on which the coil can be deposited by means of the winding device and of the it is deductible.
  • the winding device is associated with a rotatable with her deformation device for the cross section of the respective wire.
  • the coils thus produced accordingly have a cross-sectional shape which is selectable and tunable to the desirable properties of a dryer fabric referred to above.
  • a disadvantage of the plastic helixes produced in this way is that, although a change in the cross-sectional shape of the wire is achieved, but their surface is not changed, especially on a microscopic scale. As a result, the dryer fabrics quickly become dirty and as a result can no longer fulfill their various tasks. Thus, there are deteriorations in the sheet delivery, in the drying efficiency caused by inferior moisture removal and variable moisture cross profile of the fiber web material.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an apparatus and a method by means of which the yarns provided for winding up plastic filaments can be influenced not only in their cross-sectional shape but also in their surface structure during the production process.
  • the plastic coils are simultaneously deformed and structured in one step. This can be done by correspondingly shaped rolls in a rolling bearing which, in addition to a suitable shape for cross-sectional deformation of the previously extruded yarn, have a surface configuration which imparts a texture to the yarn surface.
  • the rollers may have a shape deviating from a cylindrical shape, at least in regions, and / or have a surface structure on their surface, so that the surface of the yarn can be designed as desired in order to obtain the desired property profile.
  • a lateral surface of the rollers at least partially have the shape of single, double or multiple Rotationshyperboloiden, cones or cones. This allows an easy-to-implement mechanical adaptation of existing devices for producing the plastic spiral for spiral wire to.
  • the surface structures of the rollers may be in the form of strips, ribs, grooves, wavy lines.
  • the strips, ribs, grooves, wavy lines can assume any position between axially parallel to an axis of the rolls and parallel to a circumferential direction of the rolls.
  • the surface structures are formed in the form of projections of different shapes or recesses of different shapes.
  • the surface structures may be distributed uniformly or non-uniformly over the surface of the rolls.
  • the surface structures may be formed as a macrostructure and / or as a microstructure.
  • the macrostructure preferably has an order of magnitude of 0.9 mm to 0.9 ⁇ m.
  • the microstructure may have an order of magnitude of 0.9 ⁇ to 0.01 ⁇ .
  • a depth of the surface structures 0.01 ⁇ m to 0.3 mm, preferably 0.01 mm to 0.2 mm.
  • a distance between two adjacent surface structures 0.1 ⁇ to 0.9 mm, preferably 0.01 mm to 0.6 mm.
  • roughness in the area of the surface structures should be less than 0.3.
  • a preferred method for producing plastic coils by winding yarn of plastics into individual coils, which are overlapped on a work surface in the transverse direction and joined together by flat wires to each other can provide that the coils placed next to each other on the work surface after winding and brought on this work surface by a joining means for engagement and connected by the plug wires each with each other, wherein the coils generated by the at least one winding means and after thermal shaping by a movement of the joining means in addition to a guide rail on the Are stored, the respective subsequent spirals by moving their winding device and this downstream joining device between the guide rail and the previously deposited coil on the work surface are stored, wherein the at least one previously deposited coil by the movement of the joining device transverse to it by a measure of Overlapping be displaced on the work surface, and wherein the last deposited coils are interconnected by at least one inserted peg each other, and wherein the yarn is formed in a rolling bearing, wherein the rolling bearing is formed of at least two rollers with a nip formed therebetween
  • the change in the shape of the yarn can be effected by a corresponding shape of the rollers of the rolling bearing.
  • the change in the surface of the yarn can advantageously be effected by impressing a surface structure, which is at least partially provided on at least one of the rolls, into the yarn.
  • a plastic spiral formed according to the invention for use in dryer fabrics in the dryer section of a machine for producing a fibrous web such as a paper or board web may preferably be produced according to the above method, wherein the yarn forming the plastic spiral has a cross-sectional shape deviating from a round shape and / or the yarn forming the plastic spiral has, at least in sections, a surface structuring.
  • the surface structuring may comprise strips, ribs, grooves, wavy lines, projections of different shapes and / or recesses of different shapes.
  • the strips, ribs, grooves, wavy lines may take any position between parallel to an extending direction of the yarn and parallel to a circumferential direction of the yarn.
  • the surface structures may be distributed uniformly or non-uniformly over the surface of the yarn.
  • the surface structures may be formed at least partially on an outer side and / or on an inner side of the plastic spiral after the yarn has been laid into the helical form.
  • the surface of the plastic spiral preferably has a roughness of less than 0.3.
  • An advantageous spiral wire for use in a machine for producing a fibrous web, such as a paper or board web, comprising a plurality of plastic helices interconnected by plug wires is preferably characterized in that the plastic helices are at least partially provided with a surface structuring, which positively influence the dirt resistance and the sheet dispensing properties of the spiral screen and thus ensure a consistent quality of the produced fibrous web.
  • plastic filaments with different surface structuring can be combined in irregular or in regular sequences, whereby the sheet dispensing properties can be significantly improved.
  • spiral fabrics of the invention can be used in a variety of positions in the paper machine, so in particular as a forming or drying wire, but also as a basic structure for a press felt.
  • the subject invention and its modes of action and other advantages will be explained in more detail with reference to Figures 1 to 5.
  • Figures 1 to 5 show:
  • FIG. 2 is a highly schematic view of developments according to the invention of the rolling bearing of the device according to FIG. 1,
  • FIG. 3 highly schematic examples of plastic spiral with different surface structures which can be produced by means of the devices according to FIG.
  • Fig. 4 is a highly schematic side view of a single loop of a plastic spiral with embossed surface structures.
  • Fig. 1 is a highly schematic view of a section of a device 1 for producing plastic coils for the production of paper machine clothing, in particular of spiral screens for use in the dryer section of a paper or board machine according to the prior art.
  • the device 1 comprises a housing 2, in which a rolling bearing 3 is formed.
  • the rolling bearing comprises a first roller 4 and a second roller 5, between which a nip 6 is formed.
  • a nip 6 is formed in the nip 6 an already deformed yarn 7 can be seen, which is originally approximately round Cross-sectional shape, in which it exits, for example, from an extruder not shown, has been converted into an oblong oval cross-sectional shape.
  • the first roller 4 is adjustably mounted in an adjusting device 8, while the second roller 5 is fixedly mounted in the housing 2.
  • the adjustment of the position and the drive of the first roller 4 are possible via a drive 9, which is arranged in the housing 2 suitable.
  • the rollers 4 and 5 of the rolling bearing 3 are smooth and cylindrically shaped according to the prior art.
  • a deformation of the yarn 7 is thus carried out only by the approach of the first roller 4 to the second roller 5 by reducing the nip 6 and a corresponding displacement of the still deformable plastic material of the yarn 7 to the outside.
  • the cross-sectionally changed yarn 7 produced in this way thus has a cross-section that is indeed changed, but still has a smooth surface. Accordingly, the above-mentioned properties of the yarn 7 and the dryer fabric produced from the yarn 7 are unsatisfactory in terms of, in particular, the sheet discharge and the dirt resistance.
  • first roller 4 having a double rotationally hyperbolic shape with a second roller 5 cylindrical but provided with a surface structure 10 can be seen.
  • the first roller 4 tells the yarn 7 a macroscopic structure, which in this case generates a groove 1 1 in the yarn longitudinal direction, while the second roller 5 the yarn 7 is provided with a surface structuring 12 which is produced by pressing the surface structure 10 of the roller 5 into the material of the yarn 7.
  • FIG. 4 shows, for example, a single loop of a plastic spiral, in whose upper area a surface structuring 12 is visible only on the inside, whereas the yarn 7 can be provided on the outside with the channel 11, for example (not visible in FIG. 4).
  • Fig. 4 shows, for example, a single loop of a plastic spiral, in whose upper area a surface structuring 12 is visible only on the inside, whereas the yarn 7 can be provided on the outside with the channel 11, for example (not visible in FIG. 4).
  • rollers 4 and 5 have a double rotationally hyperbolic shape and communicate according to the yarn 7 a shape with grooves 1 1 on the top and on the bottom.
  • the second roller 5 has a surface structure 10, which is formed like shark skin. This produces a corresponding surface structuring 12 on the yarn 7, which has very good properties in terms of dirt and water instruction as well as the flow behavior in air and water flows.
  • Such effects for example the so-called lotus effect
  • the shape of the rollers 4 and 5 and the design of their surface structures 10 are virtually unlimited. Any combination of single, double or multiple rotational hyperboloids as well as combinations of conical, cylindrical or any other geometries following sections may be used.
  • the surface structures 10 may be in the form of stripes, grooves, wavy lines parallel to the roll axis, inclined or diagonal shape up to the circumferential direction of the rolls of parallel shape. Projections in any shape or recesses of any shape may be distributed uniformly or non-uniformly over the surface of the rolls 4, 5 at least in regions. It is also possible to combine a plurality of surface structures 10 on one of the rolls 4, 5. In addition, it is possible, for example, to combine the rotationally hyperbolic shape with a surface structure 10.
  • the dimensioning of the surface structures 10 can be subdivided into a macrostructure and a microstructure, which can be used individually or in combination with one another.
  • the macrostructure may have an order of magnitude of 0.9 mm to 0.9 ⁇ m, while the microstructure has an order of magnitude of 0.9 ⁇ m to 0.01 ⁇ m.
  • a depth of the surface structures 10 is 0.01 ⁇ to 0.3 mm, preferably 0.01 mm to 0.2 mm.
  • a distance between two adjacent surface structures 10 is 0.1 ⁇ m to 0.9 mm, preferably 0.01 mm to 0.6 mm.
  • the roughness in the region of the surface structures 10 is less than 0.3, so that the surface roughness of the yarns 7 is correspondingly less than 0.3.
  • Suitable limiting elements not shown in the nip 6 may limit the width of the squeezed yarn 7 and produce a nearly rectangular cross-sectional shape. By structuring these boundary elements, the sides of the yarn 7 can also be structured in a targeted manner.
  • the plastic coil 13 are held together in a manner known in principle by plug wires 15.
  • the plastic filaments 13 are each provided with an impressed groove 11 and a superimposed surface structuring 12.
  • the plastic filaments 13 are all provided with a diagonally extending groove-like surface structuring 12.
  • a combination of two differently shaped plastic coils 13 is shown, which are always arranged alternately.
  • Such trained spiral screens can be produced in one operation by several Spiralticiansticianen are operated with different embossing units.
  • a single loop of a plastic coil 13 for use in a dryer 14 for a paper or board machine is shown, which in the upper area on its inside and in the lower area on its outer side a surface structuring 12 as described above can have.
  • the different arrangement of the surface structuring 12 can have different effects with regard to the performance of the plastic spiral 13 or, as a consequence, of the drying wire 14.
  • An improved contamination resistance in the interior of the plastic coil 13 leads to more uniform drying performance, since the open volume of the dryer fabric is retained even after prolonged use.
  • External surface structures 12 improve the sheet dispensing properties, in particular when differently structured plastic coils 13 alternate with each other, as shown in Fig. 3 right.
  • different structurings may be provided on the outside and on the inside of the plastic spiral 13, by means of which different properties can be achieved.
  • the insertion of the plug wires 15 can be simplified by a transverse structuring of the inside, while favors the fixation of cored wires by another suitable structuring can be.
  • a modification different from the structuring of the inside can be provided on the outside at the same time, for example with the aim of influencing the sheet dispensing properties or reducing the susceptibility to soiling.
  • plastic filaments 13 is possible in almost every papermachine fabric, in particular in dryer fabrics and forming fabrics, but also a use as a basic structure for press felts is conceivable and possible.

Abstract

Eine Vorrichtung (1) zur Herstellung von Kunststoffwendeln (13) zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, umfassendzumindest zwei Walzen (4, 5), zwischen welchen ein verstellbarer Walzenspalt (6) ausgebildet ist. Die Walzen (4, 5) weisen eine zumindest bereichsweise von einer Zylinderform abweichende Form auf und/oder weisen an ihrer Oberfläche zumindest bereichsweise eine Oberflächenstruktur (10) auf.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung strukturierter Kunststoffgarne, Kunststoffgarn und Spiralsieb aus Kunststoffgarn
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Herstellung von Wendeln aus Kunststoffen, einem Verfahren zur Herstellung von Kunststoffwendeln mittels einer derartigen Vorrichtung, einer derartig hergestellten Kunststoffwendel einem Spiralsieb aus derartigen Kunststoffwendeln, nach den Oberbegriffen der nebengeordneten Ansprüche. Textile Bespannungen sind in einer Vielzahl von Positionen in Maschinen zur Herstellung von Faserbahnmaterial, wie beispielsweise in Papier- und Kartonmaschinen, zu finden. In der Formierpartie dienen die Bespannungen der Blattbildung und Erstentwässerung, in der Pressenpartie der Aufnahme von aus dem Faserbahnmaterial ausgepressten Wasser, in Transferpositionen der Überführung in die nächste Maschinensektion und in allen Sektionen der Unterstützung des Faserbahnmaterials.
In der Trockenpartie einer Faserbahnmaschine dienen Bespannungen - gewöhnlich als Trockensiebe bezeichnet - neben der Unterstützung der Faserstoffbahn der Erhöhung der Trocknungseffizienz und der Energieeffizienz der Trockenpartie. Die Trockensiebe müssen dünn und gleichzeitig formstabil bei geringer Dehnung sein, dürfen das Faserbahnmaterial nicht markieren, keine Luft mitführen, Feuchtigkeit optimal abführen, optimale Blattabgabeeigenschaften zeigen und ein gleichmäßiges Trocknungsprofil über die Breite des Faserbahnmaterials gewährleisten.
Insbesondere die letzteren beiden Eigenschaften machen sich sehr stark an der Oberflächengestaltung der das Trockensieb bildenden Garne fest, während die Markierungsfreiheit und die hohe Dimensionsstabilität durch die Querschnittsform der Garne mitbestimmbar ist.
Trockensiebe bestehen heutzutage unter anderem aus Spiralstrukturen, bei welchen Kunststoffwendel aus Kunststoffdrähten geformt werden und diese so überlappend nebeneinander abgelegt werden, dass die einzelnen Wendeln durch Steckdrähte verbindbar sind. Die für derartige Spiralsiebstrukturen verwendeten Garne sind entweder rund oder bereits mit einer von der runden Form abweichenden Querschnittsform versehen, welche beispielsweise flachoval oder annähernd rechteckig sein kann.
Aus der WO09/130036 A1 ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Wendeln aus Kunststoffdrähten bekannt, die eine Wickeleinrichtung umfasst, die eine um ihre Achse rotierbare Führung für die Drähte aufweist, und mit einem Formkörper, auf dem die Wendel mittels der Wickeleinrichtung ablegbar und von dem sie abziehbar ist. Der Wickeleinrichtung ist eine mit ihr rotierbare Verformungseinrichtung für den Querschnitt des jeweiligen Drahtes zugeordnet. Die so erzeugten Wendeln weisen entsprechend eine Querschnittsform auf, die wählbar ist und auf die weiter oben angeführten wünschenswerten Eigenschaften eines Trockensiebes abstimmbar ist.
Nachteilig an den so hergestellten Kunststoffwendeln ist dabei, dass zwar eine Veränderung der Querschnittsform des Drahts erreicht wird, jedoch ihre Oberfläche insbesondere auf mikroskopischer Skala nicht verändert wird. Dies führt dazu, dass die Trockensiebe schnell verschmutzen und in der Folge ihren diversen Aufgaben nicht mehr nachkommen können. So sind Verschlechterungen in der Blattabgabe, bei der Trocknungseffizienz bedingt durch schlechtere Feuchtigkeitsabfuhr und variable Feuchtequerprofile des Faserbahnmaterials zu verzeichnen. Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mittels welcher die zur Aufspiralisierung von Kunststoffwendeln bereitgestellten Garne nicht nur in ihrer Querschnittsform, sondern auch in ihrer Oberflächenstruktur während des Herstellungsprozesses beeinflusst werden können. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein entsprechend geformtes und strukturiertes Garn und ein Spiralsieb aus einem derartigen Garn anzugeben. Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung, des Verfahrens, der Kunststoffwendel und des Trockensiebs jeweils durch die kennzeichnenden Merkmale der nebengeordneten Ansprüche in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen gelöst.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Kunststoffwendeln in einem Arbeitsschritt gleichzeitig verformt und strukturiert werden. Dies kann durch entsprechend geformte Walzen in einem Wälzlager erfolgen, welche neben einer geeigneten Form zur Querschnittsverformung des zuvor extrudierten Garns eine Oberflächengestaltung aufweisen, welche der Garnoberfläche eine Struktur einprägt.
Zu diesem Zweck können die Walzen eine zumindest bereichsweise von einer Zylinderform abweichende Form und/oder an ihrer Oberfläche eine Oberflächenstruktur aufweisen, so dass die Oberfläche des Garns beliebig gestaltet werden können, um das gewünschte Eigenschaftsprofil zu erhalten.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Von Vorteil ist dabei insbesondere, wenn eine Mantelfläche der Walzen zumindest bereichsweise die Form von einfachen, zweifachen oder mehrfachen Rotationshyperboloiden, von Konen oder Kegeln aufweisen. Dies lässt eine einfach umzusetzende maschinenbauliche Adaption bestehender Vorrichtungen zur Herstellung der Kunststoffwendel für Spiralsiebe zu.
Vorteilhafterweise können die Oberflächenstrukturen der Walzen in Form von Streifen, Rippen, Rinnen, Wellenlinien ausgebildet sein.
Besonders bevorzugt können die Streifen, Rippen, Rinnen, Wellenlinien beliebige Lagen zwischen achsparallel zu einer Achse der Walzen und parallel zu einer Umfangsrichtung der Walzen einnehmen. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Oberflächenstrukturen in Form von Vorsprüngen verschiedener Formen oder Ausnehmungen verschiedener Formen ausgebildet sind. Besonders bevorzugt können die Oberflächenstrukturen gleichmäßig oder ungleichmäßig über die Oberfläche der Walzen verteilt sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die Oberflächenstrukturen als Makrostruktur und/oder als Mikrostruktur ausgebildet sein.
Bevorzugt weist die Makrostruktur eine Größenordnung von 0,9 mm bis 0,9 μιτι auf.
Die Mikrostruktur kann eine Größenordnung von 0,9 μιτι bis 0,01 μιτι aufweisen. Vorteilhafterweise kann eine Tiefe der Oberflächenstrukturen 0,01 μιτι bis 0,3 mm, bevorzugt 0,01 mm bis 0,2 mm betragen.
Vorzugsweise kann ein Abstand zwischen zwei benachbarten Oberflächenstrukturen 0,1 μιτι bis 0,9 mm, bevorzugt 0,01 mm bis 0,6 mm betragen.
Bevorzugt sollte eine Rauigkeit im Bereich der Oberflächenstrukturen kleiner als 0,3 sein.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen von Kunststoffwendeln durch Wickeln von Garn aus Kunststoffen zu einzelnen Wendeln, die auf einer Arbeitsfläche in Querrichtung überlappend ineinander eingeschoben und durch Steckdrähte parallel zueinander zu Flächengebilden vereint werden, kann vorsehen, dass die Wendeln nach dem Wickeln nebeneinander auf der Arbeitsfläche abgelegt und auf dieser Arbeitsfläche durch eine Fügeeinrichtung zum Eingriff gebracht und durch die Steckdrähte jeweils miteinander verbunden werden, wobei die Wendeln durch die mindestens eine Wickeleinrichtung erzeugt und nach thermischer Formgebung durch eine Bewegung der Fügeeinrichtung neben einer Führungsschiene auf der Arbeitsfläche abgelegt werden, die jeweils nachfolgenden Wendeln durch Bewegung ihrer Wickeleinrichtung und der dieser nachgeschalteten Fügeeinrichtung zwischen der Führungsschiene und der zuvor abgelegten Wendel auf der Arbeitsfläche abgelegt werden, wobei die mindestens eine zuvor abgelegte Wendel durch die Bewegung der Fügeeinrichtung quer zu ihr um ein Maß der Überlappung auf der Arbeitsfläche verschoben werden, und wobei die jeweils zuletzt abgelegten Wendeln durch jeweils mindestens einen eingeschobenen Steckdraht miteinander verbunden werden, und wobei das Garn in einem Wälzlager geformt wird, wobei das Wälzlager aus zumindest zwei Walzen mit einem dazwischen ausgebildeten Walzenspalt ausgebildet ist, durch welchen das Garn geführt wird und wobei eine Veränderung der äußeren Form und/oder der Oberfläche des Garns erfolgt.
Bevorzugt kann die Veränderung der Form des Garns durch eine entsprechende Form der Walzen des Wälzlagers erfolgen.
Die Veränderung der Oberfläche des Garns kann vorteilhafterweise durch Einprägen einer auf zumindest einer der Walzen zumindest teilweise vorgesehenen Oberflächenstruktur in das Garn erfolgen. Eine erfindungsgemäß ausgebildete Kunststoffwendel zur Verwendung in Trockensieben in der Trockenpartie einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn wie einer Papier- oder Kartonbahn, kann bevorzugt hergestellt sein nach dem vorstehenden Verfahren, wobei das die Kunststoffwendel bildende Garn eine von einer runden Form abweichende Querschnittsform aufweist und/oder dass das die Kunststoffwendel bildende Garn zumindest abschnittsweise eine Oberflächenstrukturierung aufweist.
Vorzugsweise kann die Oberflächenstrukturierung Streifen, Rippen, Rinnen, Wellenlinien, Vorsprünge verschiedener Formen und/oder Ausnehmungen verschiedener Formen aufweisen. Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung können die Streifen, Rippen, Rinnen, Wellenlinien beliebige Lagen zwischen parallel zu einer Erstreckungsrichtung des Garns und parallel zu einer Umfangsrichtung des Garns einnehmen. Vorteilhafterweise können die Oberflächenstrukturierungen gleichmäßig oder ungleichmäßig über die Oberfläche des Garns verteilt sein.
Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Oberflächenstrukturierungen nach dem Legen des Garns in die Wendelform zumindest teilweise an einer Außenseite und/oder an einer Innenseite der Kunststoffwendel ausgebildet sind.
Bevorzugt weist die Oberfläche der Kunststoffwendel eine Rauigkeit von weniger als 0,3 auf.
Ein vorteilhaftes Spiralsieb zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung einer Faserbahn wie einer Papier- oder Kartonbahn, umfassend eine Mehrzahl von Kunststoffwendeln, die durch Steckdrähte miteinander verbunden sind, zeichnet sich bevorzugt dadurch aus, dass die Kunststoffwendeln zumindest teilweise mit einer Oberflächenstrukturierung versehen sind, welche die Schmutzresistenz und die Blattabgabeeigenschaften des Spiralsiebs positiv beeinflussen und so für eine gleichbleibende Qualität der hergestellten Faserstoffbahn sorgen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung können Kunststoffwendeln mit verschiedenen Oberflächenstrukturierungen in unregelmäßigen oder in regelmäßigen Abfolgen kombiniert sein, wodurch die Blattabgabeeigenschaften signifikant verbessert werden können.
Besonders vorteilhaft ist, dass die erfindungsgemäßen Spiralsiebe in einer Vielzahl von Positionen in der Papiermaschine verwendet werden können, so insbesondere als Formier- oder Trockensieb, aber auch als Basisstruktur für einen Pressfilz. Der Erfindungsgegenstand und dessen Wirkungsweisen und weitere Vorteile werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 5 näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine ausschnittsweise Ansicht einer Vorrichtung zur Erzeugung von spiral isierten Kunststoffwendeln gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2 eine stark schematisierte Ansicht erfindungsgemäßer Weiterbildungen des Wälzlagers der Vorrichtung gemäß Fig. 1 , Fig. 3 stark schematisierte Beispiele für Kunststoffwendel mit unterschiedlichen Oberflächenstrukturen, welche mittels der Vorrichtungen gemäß Fig. 2 erzeugbar sind, und
Fig. 4 eine stark schematisierte seitliche Ansicht einer einzelnen Schlaufe einer Kunststoffwendel mit eingeprägten Oberflächenstrukturen.
In Fig. 1 ist in einer stark schematisierten Ansicht ein Ausschnitt aus einer Vorrichtung 1 zur Erzeugung von Kunststoffwendeln zur Herstellung von Papiermaschinenbespannungen, insbesondere von Spiralsieben zur Verwendung in der Trockenpartie einer Papier- oder Kartonmaschine gemäß dem Stand der Technik dargestellt.
Derartige Vorrichtungen 1 sind per se bekannt, so dass an dieser Stelle auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet werden kann. Die Vorrichtung wir nur hinsichtlich ihrer erfindungsrelevanten Teile beschrieben, um das Verständnis der erfindungsgemäßen Maßnahmen zu erleichtern.
Die Vorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 2, in welche ein Wälzlager 3 ausgebildet ist. Das Wälzlager umfasst eine erste Walze 4 und eine zweite Walze 5, zwischen welchen ein Walzenspalt 6 ausgebildet ist. Im Walzenspalt 6 ist ein bereits verformtes Garn 7 erkennbar, welches aus einer ursprünglich annähernd runden Querschnittsform, in welcher es beispielsweise aus einem nicht weiter dargestellten Extruder austritt, in eine länglich ovale Querschnittsform überführt worden ist.
Die erste Walze 4 ist verstellbar in einer Versteilvorrichtung 8 gelagert, während die zweite Walze 5 ortsfest im Gehäuse 2 gelagert ist. Die Verstellung der Position und der Antrieb der ersten Walze 4 sind über einen Antrieb 9 möglich, der im Gehäuse 2 geeignet angeordnet ist.
Die Walzen 4 und 5 des Wälzlagers 3 sind gemäß Stand der Technik glatt und zylindrisch geformt. Eine Verformung des Garns 7 erfolgt somit lediglich durch das Annähern der ersten Walze 4 an die zweite Walze 5 durch Verkleinern des Walzenspaltes 6 und eine entsprechende Verdrängung des noch verformbaren Kunststoffmaterials des Garns 7 nach außen. Das so erzeugte im Querschnitt veränderte Garn 7 weist somit einen zwar veränderten Querschnitt, jedoch nach wie vor eine glatte Oberfläche auf. Entsprechend sind die weiter oben genannten Eigenschaften des Garns 7 bzw. des aus dem Garn 7 erzeugten Trockensiebs in Bezug insbesondere auf die Blattabgabe und die Schmutzresistenz nicht zufriedenstellend.
Abhilfe kann in einfacher Weise durch Modifikation der Walzen 4 und 5 des Wälzlagers 3 geschaffen werden. In Fig. 2 sind entsprechende Walzen 4 und 5 mit erfindungsgemäßen Weiterbildungen dargestellt. Um die Übersichtlichkeit zu wahren, sind jeweils nur die Walzen 4 und 5 sowie das Garn 7 dargestellt.
Links in Fig. 2 ist eine Kombination aus einer ersten Walze 4, welche eine doppelt rotationshyperbolische Form aufweist, mit einer zweiten Walze 5, die zylindrisch, aber mit einer Oberflächenstruktur 10 versehen ist, ersichtlich. Die erste Walze 4 teilt dem Garn 7 eine makroskopische Struktur mit, welche in diesem Fall in Garnlängsrichtung eine Rinne 1 1 erzeugt, während die zweite Walze 5 das Garn 7 mit einer Oberflächenstrukturierung 12 versieht, die durch Eindrücken der Oberflächenstruktur 10 der Walze 5 in das Material des Garns 7 erzeugt wird.
In der Folge erhält man ein Garn 7, welches an einer Ober- und einer Unterseite unterschiedlich ausgestaltete Oberflächenformen und -strukturen aufweist. Je nach Orientierung des Garns 7 in der späteren Kunststoffwendel kann die Rinne 1 1 nach innen oder nach außen weisen und die aufgeprägte Oberflächenstrukturierung 12 nach innen oder nach außen weisen. In Fig. 4 ist beispielsweise eine einzelne Schlaufe einer Kunststoffwendel gezeigt, in deren oberen Bereich lediglich innen eine Oberflächenstrukturierung 12 ersichtlich ist, während das Garn 7 außen beispielsweise mit der Rinne 1 1 versehen sein kann (in Fig. 4 nicht sichtbar). In Fig. 2 rechts ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlagers 3 ersichtlich, bei welchem beide Walzen 4 und 5 eine doppelt rotationshyperbolische Form aufweisen und entsprechend dem Garn 7 eine Form mit Rinnen 1 1 auf der Ober- und auf der Unterseite mitteilen. Des Weiteren weist die zweite Walze 5 eine Oberflächenstruktur 10 auf, welche haifischhautartig ausgebildet ist. Dies erzeugt eine entsprechende Oberflächenstrukturierung 12 auf dem Garn 7, welche sehr gute Eigenschaften in Bezug auf Schmutz- und Wasseranweisung sowie auf das Strömungsverhalten in Luft- und Wasserströmungen aufweist. Derartige Effekte (z.B. der sog. Lotus-Effekt) sind aus der Natur bekannt und werden in vielfältiger Weise technisch genutzt.
Der Form der Walzen 4 und 5 und der Gestaltung ihrer Oberflächenstrukturen 10 sind kaum Grenzen gesetzt. Es sind beliebige Kombinationen aus einfachen, doppelten oder mehrfachen Rotationshyperboloiden sowie Kombinationen aus abschnittsweise konischen, zylindrischen oder beliebigen anderen Geometrien folgenden Formen möglich. Die Oberflächenstrukturen 10 können in Form von Streifen, Rillen, Wellenlinien in zur Walzenachse paralleler, geneigter oder diagonaler Form bis hin zu zur Umfangsrichtung der Walzen paralleler Form vorliegen. Es können Vorsprünge in beliebiger Form oder Ausnehmungen beliebiger Form gleichmäßig oder ungleichmäßig zumindest bereichsweise über die Oberfläche der Walzen 4, 5 verteilt sein. Es können auch mehrere Oberflächenstrukturen 10 auf einer der Walzen 4, 5 kombiniert sein. Zudem ist es möglich, beispielsweise die rotationshyperbolische Form mit einer Oberflächenstruktur 10 zu kombinieren. Die Dimensionierung der Oberflächenstrukturen 10 kann sich dabei in eine Makro- und eine Mikrostrukturierung unterteilen, welche einzeln oder in Kombination miteinander angewandt werden können. Die Makrostruktur kann eine Größenordnung von 0,9 mm bis 0,9 μιτι aufweisen, während die Mikrostruktur eine Größenordnung von 0,9 μιτι bis 0,01 μιτι aufweist.
Eine Tiefe der Oberflächenstrukturen 10 beträgt 0,01 μιτι bis 0,3 mm, bevorzugt 0,01 mm bis 0,2 mm. Ein Abstand zwischen zwei benachbarten Oberflächenstrukturen 10 beträgt 0,1 μιτι bis 0,9 mm, bevorzugt 0,01 mm bis 0,6 mm. Die Rauigkeit im Bereich der Oberflächenstrukturen 10 ist kleiner als 0,3, so dass auch die Oberflächenrauigkeit der Garne 7 entsprechend weniger als 0,3 beträgt.
Geeignete nicht weiter dargestellte Begrenzungselemente im Walzenspalt 6 können die Breite des verquetschten Garns 7 begrenzen und eine nahezu rechteckige Querschnittsform erzeugen. Durch eine Strukturierung dieser Begrenzungselemente können auch gezielt die Seiten des Garns 7 strukturiert werden.
In Fig. 3 sind beispielhaft mehrere Kunststoffwendel 13, die gemeinsam ein Trockensieb 14 bilden, dargestellt. Die Kunststoffwendel 13 werden in prinzipiell bekannter Weise durch Steckdrähte 15 zusammengehalten. Inn ersten Ausführungsbeispiel links in Fig. 3 sind die Kunststoffwendel 13 jeweils mit einer eingeprägten Rinne 1 1 sowie einer überlagerten Oberflachenstrukturierung 12 versehen. Im zweiten Ausführungsbeispiel in der Mitte in Fig. 3 sind die Kunststoffwendel 13 alle mit einer diagonal verlaufenden rillenartigen Oberflachenstrukturierung 12 versehen.
Im dritten Ausführungsbeispiel in Fig. 3 rechts ist eine Kombination aus zwei unterschiedlich gestalteten Kunststoffwendeln 13 dargestellt, welche immer abwechselnd angeordnet sind. Derartig ausgebildete Spiralsiebe können in einem Arbeitsgang hergestellt werden, indem mehrere Spiralisierungseinheiten mit unterschiedlichen Prägeeinheiten betrieben werden.
In Fig. 4 ist, wie bereits erwähnt, eine einzelne Schlaufe einer Kunststoffwendel 13 zur Verwendung für ein Trockensieb 14 für eine Papier- oder Kartonmaschine gezeigt, welche im oberen Bereich an ihrer Innenseite und im unteren Bereich an ihrer Außenseite eine Oberflächenstrukturierung 12 wie vorstehend beschrieben aufweisen kann. Die unterschiedliche Anordnung der Oberflächenstrukturierung 12 kann hinsichtlich der Performance der Kunststoffwendel 13 bzw. in weiterer Folge des Trockensiebs 14 verschiedene Auswirkungen haben. Eine verbesserte Verschmutzungsresistenz im Inneren der Kunststoffwendel 13 führt zu gleichmäßigerer Trockenleistung, da das offene Volumen des Trockensiebs auch nach längerer Verwendung noch erhalten bleibt. Außenliegende Oberflächenstrukturen 12 verbessern die Blattabgabeeigenschaften, insbesondere, wenn sich unterschiedlich strukturierte Kunststoffwendeln 13 miteinander abwechseln, wie in Fig. 3 rechts dargestellt.
Insbesondere können unterschiedliche Strukturierungen an der Außen- und an der Innenseite der Kunststoffwendel 13 vorgesehen sein, durch welche unterschiedliche Eigenschaften erzielt werden können. So kann durch eine Querstrukturierung der Innenseite das Einbringen der Steckdrähte 15 vereinfacht werden, während durch eine andere geeignete Strukturierung die Fixierung von Fülldrähten begünstigt werden kann. An der Außenseite kann gleichzeitig eine sich von der Strukturierung der Innenseite unterschiedliche Modifikation vorgesehen sein, beispielsweise mit dem Ziel, die Blattabgabeeigenschaften zu beeinflussen oder die Verschmutzungsanfälligkeit herabzusetzen.
Die Verwendung der beschriebenen Kunststoffwendeln 13 ist in nahezu jeder Papiermaschinenbespannung möglich, insbesondere in Trockensieben und Formiersieben, aber auch eine Verwendung als Basisstruktur für Pressfilze ist denkbar und möglich.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele begrenzt. Insbesondere sind beliebige Merkmalskombinationen denkbar und möglich.

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung (1 ) zur Herstellung von Kunststoffwendeln (13) zur Verwendung in Spiralsieben in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, umfassend zumindest zwei Walzen (4, 5), zwischen welchen ein verstellbarer Walzenspalt (6) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen (4, 5) eine zumindest bereichsweise von einer Zylinderform abweichende Form aufweisen und/oder dass die Walzen (4, 5) an ihrer Oberfläche zumindest bereichsweise eine Oberflächenstruktur (10) aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Mantelfläche der Walzen (4, 5) zumindest bereichsweise die Form von einfachen, zweifachen oder mehrfachen Rotationshyperboloiden, von Konen oder Kegeln aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Oberflächenstrukturen (10) der Walzen (4, 5) in Form von Streifen, Rippen, Rinnen, Wellenlinien ausgebildet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen, Rippen, Rinnen, Wellenlinien beliebige Lagen zwischen achsparallel zu einer Achse der Walzen (4, 5) und parallel zu einer Umfangsrichtung der Walzen (4, 5) einnehmen können.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Oberflächenstrukturen (10) in Form von Vorsprüngen verschiedener Formen oder Ausnehmungen verschiedener Formen ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Oberflächenstrukturen (10) gleichmäßig oder ungleichmäßig über die Oberfläche der Walzen (4, 5) verteilt sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstrukturen (10) als Makrostruktur und/oder als Mikrostruktur ausgebildet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Makrostruktur eine Größenordnung von 0,9 mm bis 0,9 μιτι aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostruktur eine Größenordnung von 0,9 μιτι bis 0,01 μιτι aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tiefe der Oberflächenstrukturen (10) 0,01 μιτι bis 0,3 mm, bevorzugt 0,01 mm bis 0,2 mm beträgt.
11.Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand zwischen zwei benachbarten Oberflächenstrukturen (10) 0,1 μιτι bis 0,9 mm, bevorzugt 0,01 mm bis 0,6 mm beträgt.
12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rauigkeit im Bereich der Oberflächenstrukturen (10) kleiner als 0,3 ist.
13. Verfahren zum Herstellen von Kunststoffwendeln (13) durch Wickeln von Garn (7) aus Kunststoffen zu einzelnen Wendeln, die auf einer Arbeitsfläche in Querrichtung überlappend ineinander eingeschoben und durch Steckdrähte (15) parallel zueinander zu Flächengebilden vereint werden, wobei die Wendeln nach dem Wickeln nebeneinander auf der Arbeitsfläche abgelegt und auf dieser Arbeitsfläche durch eine Fügeeinrichtung zum Eingriff gebracht und durch die Steckdrähte (15) jeweils miteinander verbunden werden, wobei die Wendeln durch die mindestens eine Wickeleinrichtung erzeugt und nach thermischer Formgebung durch eine Bewegung der Fügeeinrichtung neben einer Führungsschiene auf der Arbeitsfläche abgelegt werden, die jeweils nachfolgenden Wendeln durch Bewegung ihrer Wickeleinrichtung und der dieser nachgeschalteten Fügeeinrichtung zwischen der Führungsschiene und der zuvor abgelegten Wendel auf der Arbeitsfläche abgelegt werden, wobei die mindestens eine zuvor abgelegte Wendel durch die Bewegung der Fügeeinrichtung quer zu ihr um ein Maß der Überlappung auf der Arbeitsfläche verschoben werden, und dass die jeweils zuletzt abgelegten Wendeln durch jeweils mindestens einen eingeschobenen Steckdraht (15) miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Garn (7) in einem Wälzlager (3) geformt wird, wobei das Wälzlager (3) aus zumindest zwei Walzen (4, 5) mit einem dazwischen ausgebildeten Walzenspalt (6) ausgebildet ist, durch welchen das Garn (7) geführt wird und wobei eine Veränderung der äußeren Form und/oder der Oberfläche des Garns (7) erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die
Veränderung der Form des Garns (7) durch eine entsprechende Form der Walzen (4, 5) des Wälzlagers (3) erfolgt.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Oberfläche des Garns (7) durch Einprägen einer auf zumindest einer der Walzen (4, 5) vorgesehenen Oberflächenstruktur in das Garn (7) erfolgt.
16. Kunststoffwendel (13) insbesondere zur Verwendung in Trockensieben (14) in der Trockenpartie einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn wie einer
Papier- oder Kartonbahn, hergestellt nach dem vorstehenden Verfahren, wobei die das die Kunststoffwendel (13) bildende Garn (7) eine von einer runden Form abweichende Querschnittsform aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das die Kunststoffwendel (13) bildende Garn (7) zumindest abschnittsweise eine Oberflächenstrukturierung (12) und/oder eine von einem runden Querschnitt abweichende Form aufweist.
17. Kunststoffwendel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die
Oberflächenstrukturierung (12) Streifen, Rippen, Rinnen, Wellenlinien, Vorsprünge verschiedener Formen und/oder Ausnehmungen verschiedener Formen aufweist.
18. Kunststoffwendel nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die
Streifen, Rippen, Rinnen, Wellenlinien beliebige Lagen zwischen parallel zu einer Erstreckungsrichtung des Garns (7) und parallel zu einer Umfangsrichtung des Garns (7) einnehmen können.
19. Kunststoffwendel nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstrukturierungen (12) gleichmäßig oder ungleichmäßig über die Oberfläche des Garns (7) verteilt sind.
20. Kunststoffwendel nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstrukturierungen (12) nach dem Legen des Garns (7) in die Wendelform zumindest teilweise an einer Außenseite und/oder an einer Innenseite der Kunststoffwendel (13) ausgebildet sind.
21 . Kunststoffwendel nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rauigkeit der Oberfläche der Kunststoffwendel (13) kleiner als 0,3 ist.
22. Spiralsieb (14) zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung einer Faserbahn wie einer Papier- oder Kartonbahn, umfassend eine Mehrzahl von Kunststoffwendeln (13) nach einem der vorangehenden Ansprüche, die durch Steckdrähte (15) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffwendeln (13) zumindest teilweise mit einer Oberflächenstrukturierung (12) versehen sind.
23. Spiralsieb nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass Kunststoffwendeln (13) mit verschiedenen Oberflächenstrukturierungen (12) in unregelmäßigen oder in regelmäßigen Abfolgen kombiniert sind.
24. Spiralsieb nach Anspruch 22 oder 23 zur Verwendung als Trockensieb, Formiersieb oder Pressfilzbasis.
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