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.