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Die Erfindung geht aus von einem Pressmantel zur Verwendung in einer Schuhpresse einer Pressenpartie in einer Maschine zur Herstellung einer Faserbahn wie einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung nach einem der Ansprüche 9 oder 11.
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Schuhpressen sind eine Sonderform der Pressen und umfassen eine Walze mit einem feststehenden Pressschuh, um welchen ein Pressmantel rotiert. Die Schuhwalze bildet mit einer Gegenwalze einen Walzennip, in welchem die Faserbahn gepresst und Wasser entzogen wird.
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Derartige Pressmäntel sind seit langem bekannt. Sie umfassen gewöhnlich eine oder mehrere Lagen aus einem Polymer wie beispielsweise Polyurethan, in welches eine oder mehrere Verstärkungslagen eingebettet sind. Die Verstärkungslagen liegen in Form von Fäden, Fadengelegen, Geweben und anderen geeigneten Strukturen vor und haben die Aufgabe, eine zuverlässige Funktion des Pressmantels unter starken Druck, punktuellen Belastungen bei Fremdkörperdurchgängen durch den Walzennip und Biegewechselbelastungen beim Ein- und Auslaufen in den Pressschuh zu gewährleisten. Die Armierung kann dabei ein- oder mehrlagig ausgebildet und sowohl Laufrichtung als auch in Querrichtung zur Laufrichtung orientiert sein.
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Beispielsweise geht aus der
EP 1 312 713 B1 ein Walzenmantel der eingangs genannten Art hervor, bei welchem in einer Schicht aus elastomerem Material zur Verstärkung etwa längs und quer zur Bahnlaufrichtung verlaufende Fäden eingebettet sind, wobei zumindest abschnittsweise wenigstens eine Lage von zusätzlichen Verstärkungsfäden in die Schicht eingebettet ist und die Verstärkungsfäden in einem Winkel zwischen 20° und 70° zur Bahnlaufrichtung verlaufen. Es sind zumindest zwei Lagen von zusätzlichen Verstärkungsfäden vorhanden, die ein gewebtes oder geflochtenes Band, welches schraubenlinienförmig im Walzenmantel verläuft, oder ein Gewebe bilden, wobei die Verstärkungsfäden der Lagen etwa senkrecht zueinander verlaufen.
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Weiterhin zeigen auch die
WO 2012/104480 A1 und die
WO 2005/075734 A1 Armierungen, welche aus drei Lagen gebildet sind. In beiden Fällen werden erste Längsfäden von Querfäden überlagert, welche wiederum von zweiten Längsfäden überlagert sind. Die
WO 03/014469 A1 zeigt eine randständige Zusatzverstärkung in Form von weiteren Fadenlagen.
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Nachteilig an diesen bekannten Armierungen ist, dass die Herstellung ein aufwendiger Prozess mit vielen Schritten ist, die u.a. mehrmaliges Überarbeiten der Oberfläche des Pressmantels zur Aufbringung einer weiteren Armierungslage und Polymerschicht beinhaltet.
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Es ist demzufolge Aufgabe der Erfindung, einen Pressmantel mit einer verbesserten Armierung anzugeben, welcher in einfacher Weise herstellbar ist und eine erhöhte Festigkeit in Maschinenrichtung aufweist.
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Die Aufgabe wird hinsichtlich des Pressmantels durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 9 oder 11 jeweils in Kombination mit den gattungsbildenden Merkmalen gelöst.
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Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass der Pressmantel eine Armierung mit mehreren Lagen aufweist, welche Lagen in einer Radialrichtung übereinander angeordnet sind und wobei zumindest zwei benachbarte Lagen in der gleichen Erstreckungsrichtung orientiert sind, und dass Mittel zwischen den zumindest zwei benachbarten Lagen vorgesehen sind, durch welche die zumindest zwei benachbarten Lagen dauerhaft voneinander beabstandet sind.
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Die Vorteile hier sind einerseits in der einfachen Herstellbarkeit und andererseits in der erhöhten Festigkeit insbesondere in Maschinenrichtung zu sehen. Der erfindungsgemäße Pressmantel ist somit unter höheren, insbesondere auch punktuellen Belastungen haltbarer.
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Weitere vorteilhafte Aspekte und Ausgestaltungsvarianten der Erfindung gehen aus den untergeordneten Ansprüchen hervor.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Lagen aus gleichen oder unterschiedlichen Strukturen bestehen, wobei die Strukturen ausgewählt sind aus: Fäden, Fadenscharen, Bändchen.
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Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung können die Mittel in Form von Polymermaterial der zumindest einen Polymerschicht ausgebildet sein.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltungsform der Erfindung können die Mittel in Form von Fadenabschnitten gebildet sind, die zwischen den zumindest zwei benachbarten Lagen angeordnet sind.
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Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass sich die Fadenabschnitte im Wesentlichen in einer Maschinenquerrichtung erstrecken.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung können die Fadenabschnitte mit zumindest einer der benachbarten Lagen verbunden sein. Dies erleichtert de Einbringung und fördert die Stabilität beim Wickelprozess.
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Die Fadenabschnitte können mit der zumindest einen benachbarten Lage verklebt, verschweißt oder verwoben sein.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die zumindest eine Polymerschicht aus einem Polyurethan besteht.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Verfahren zum Herstellen eines Pressmantels die folgenden Verfahrensschritte aufweisen: i) Bereitstellen eines rotierbar gelagerten Wickeldorns, ii) Aufspannen zumindest einer ersten Lage einer Armierung, vorzugsweise in einer Maschinenquerrichtung, iii) spiraliges Aufgießen eines flüssigen Polymers mittels einer in Längsrichtung des Wickeldorns verfahrbaren Düse auf den rotierenden Wickeldorn zur Ausbildung einer ersten Schicht unter gleichzeitigem spiraligem Aufwickeln einer zweiten Lage der Armierung, iv) Aushärten der Schicht, v) Wiederholen des Schrittes iii).
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Alternativ kann Schritt iii) folgendermaßen angelegt sein: spiraliges Aufgießen eines flüssigen Polymers mittels einer in Längsrichtung des Wickeldorns verfahrbaren Düse auf den rotierenden Wickeldorn unter gleichzeitigem spiraligem Aufwickeln einer zweiten Lage der Armierung und einer dritten Lage der Armierung, wobei die zweite und/oder die dritte Lage der Armierung mit Fadenabschnitten versehen ist, welche sich im Wesentlichen in einer Maschinenquerrichtung erstrecken und die zweite und dritte Lage der Armierung beabstanden.
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Zwischen den Schritten iv) und v) kann optional eine Oberflächenbearbeitung der ersten Schicht zur besseren Verbindung mit der in Schritt v) hergestellten weiteren Schicht erfolgen.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ohne Einschränkung der Allgemeinheit näher erläutert. In den Figuren zeigen:
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1 eine Ansicht eines Pressmantels gemäß dem Stand der Technik in einer stark schematisierten seitlichen Schnittdarstellung,
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2 eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgebildeten Pressmantels in gleicher Darstellung wie 1, und
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3 eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgebildeten Pressmantels in gleicher Darstellung wie 1 und 2.
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In 1 ist zunächst zur besseren Verständlichkeit der Erfindung eine stark schematische Ansicht eines Pressmantels 1 gemäß dem Stand der Technik dargestellt, welcher zur Verwendung in einer Schuhpresse in der Pressenpartie einer Maschine zur Herstellung einer Faserbahn wie einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn Verwendung finden kann.
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Bei einer Schuhpresse läuft der flexible Pressmantel 1 über ein feststehendes Joch, auch als Pressschuh bezeichnet, welches eine an eine gegenüber angeordnete Gegenwalze angepasste Oberflächenform aufweist. Der Pressmantel 1 ist durch die Form des Pressschuhs schnell aufeinanderfolgenden Biegewechselbelastungen und der Presskraft im Presspalt zwischen Pressschuh und Gegenwalze unterworfen. Laufen nun noch anhaftende Verunreinigungen – sog. Batzen aus Fasern und Zuschlagsstoffen der Faserbahn – mit durch den Pressspalt, besteht die Gefahr der Beschädigung des Pressmantels 1.
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In den meisten handelsüblichen Pressmänteln 1 ist zur Verbesserung der Haltbarkeit und zur Verstärkung in den aus einer oder mehreren Schichten 2 eines Polymermaterials bestehenden Pressmantel 1 eine Armierung 3 eingebracht, welche aus Fäden oder ähnlichen Strukturen bestehen kann. In 1 ist beispielhaft ein Querschnitt durch einen handelsüblichen Pressmantel 1 gezeigt, der eine einstückige Polymerschicht 2 und eine darin eingebettete Armierung 3 aus insgesamt drei Lagen 4 aufweist.
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Die Lagen 4 sind dabei in sich im Wesentlichen rechtwinkelig kreuzenden Erstreckungsrichtungen orientiert. Herbei werden erste Längsfäden in der untersten Lage von Querfäden überlagert, welche wiederum von zweiten Längsfäden überlagert sind. Die Längsfäden einer ersten Lage 4.1, deren Erstreckungsrichtung weitestgehend mit einer Maschinenrichtung MD zusammenfällt, werden gewöhnlich durch spiraliges Aufwickeln eines Fadens oder einer Fadenschar eingebracht, während die dazu senkrechten Fäden einer zweiten Lage 4.2 in einer Maschinenquerrichtung CMD durch eine geeignete Hilfskonstruktion aufgespannt werden. Die darauffolgende dritte Lage 4.3 ist wiederum aus Längsfäden gebildet, die wieder spiralig gewickelt sind.
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Die Stabilität des Pressmantels ist hauptsächlich in Maschinenrichtung sicherzustellen, da hier Zugkräfte wirksam werden. Eine doppellagige Ausbildung in Maschinenrichtung stellt somit eine Erhöhung der Stabilität dar. Die zweite Lage 4.2 hat dabei die Aufgabe, die darüber- und darunterliegenden Lagen 4.1 und 4.3 zu trennen und dadurch zu verhindern, dass die Lagen 4.1 und 4.3 zusammenbrechen, indem die Fäden der Lagen 4.1 und 4.3 in de jeweiligen Zwischenräume fallen und dann alle Fäden der beiden Lagen 4.1 und 4.3 im Wesentlichen in einer Ebene nebeneinander liegen würden. Damit würde eine schlechte Anbindung an die Polymerschicht 2 drohen, weil die Fäden zu dicht nebeneinander liegen.
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Derartige Konstruktionen sind zwar sehr haltbar, jedoch in ihrer Herstellung sehr komplex, da das Polymer die einzelnen Lagen 4 vollständig durchfließen muss, um eine sichere Anbindung der Armierung 3 an die Polymerschicht 2 zu gewährleisten. Entsprechend hoch ist der Aufwand in Bezug auf Zeit und Ressourcen.
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Es ist entsprechend Aufgabe der Erfindung, eine Armierung 3 anzugeben, welche zwar die gewünschten zwei Lagen 4.1 und 4.3 in Maschinenrichtung bereitstellt, aber einfacher und kostengünstiger herzustellen ist. In den 2 und 3 sind jeweils in einer stark schematisierten Schnittansicht analog zu 1 erfindungsgemäß ausgebildete Pressmäntel 1 dargestellt. In 4 ist eine Detailansicht einer zur Herstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Pressmantels 1 geeigneten Struktur gezeigt.
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Erfindungsgemäß weist der Pressmantel 1 zwei direkt benachbarte Lagen 41 und 42 auf, welche sich in der gleichen Richtung erstrecken und durch geeignete Mittel 5 so voneinander getrennt sind, dass sie dauerhaft zueinander beabstandet sind. Dadurch kann vermieden werden, dass die beiden Lagen 41 und 42 zusammenbrechen.
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Die Mittel 5 können einerseits, wie in 2 dargestellt, aus Polymermaterial der Polymerschicht 2 bestehen, oder andererseits, wie aus 3 hervorgeht, als Abstandshalter in Form von Fadenabschnitten ausgebildet sein, welche zwischen den Lagen 41 und 42 liegen.
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Als unterste Lage 40 der Armierung 3 kann in beiden Fällen wiederum eine Lage aus in Maschinenquerrichtung CMD aufgespannten Fäden vorgesehen sein.
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Bevor auf die Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäßen Pressmäntel 1 eingegangen wird, wird zunächst kurz der übliche Herstellungsprozess für herkömmliche Pressmäntel 1 beschrieben.
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Der Herstellungsprozess von den einfachsten zweilagigen Pressmänteln 1 erfolgt gewöhnlich folgendermaßen: auf einem rotierbar gelagerten Wickeldorn werden die Fäden der Lage 4.2 in Maschinenquerrichtung CMD geeignet aufgespannt. Ein verfahrbarer Düsenkopf, welcher die Polymermischung für die Polymerschicht 2 abgibt, wird entlang einer Längsachse des sich drehenden Wickeldorns verfahren, so dass Polymer spiralig auf die Oberfläche des Wickeldorns aufgetragen wird. Gleichzeitig wird zumindest ein Faden oder eine Fadenschar oder auch ein Bändchen aus einem Gewebe, Gestricke, Gewirke oder einer Klöppelstruktur ebenfalls spiralig über den Fäden der Lage 4.2 aufgewickelt und bildet dadurch die Lage 4.3. Die Fäden der Lagen 4.2, 4.3 werden dadurch von Polymer umschlossen und in der Polymerschicht 2 eingebettet. Wie aus 1 ersichtlich, kann zur Verbesserung der Längsstabilität eine Lage 4.1 vorgesehen sein, welche vor dem Aufspannen der Fäden der Lage 4.2 auf den Wickeldorn aufgewickelt wird. Dies ist, wie bereits weiter oben erwähnt, ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt, aber mit einem hohen Fertigungsaufwand verbunden.
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Erfindungsgemäß wird nun, um zwei in gleicher Erstreckungsrichtung orientierte Armierungsanteile gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel zu erzielen, zunächst eine erste Polymerschicht 2.1 und dann eine weitere Polymerschicht 2.2 gegossen, um die Lagen 4 darin unterzubringen. Zunächst wird dabei, wie beim Herstellen eines zweilagigen Pressmantels 1, die in Maschinenquerrichtung orientierte Lage 40 aufgespannt und dann während des Rotationsgusses ein Faden oder eine Fadenschar spiralig aufgewickelt. Dadurch wird die Lage 41 gebildet.
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Nach der Herstellung der ersten Polymerschicht 2.1 wird diese ausgehärtet und dann einer Oberflächenbehandlung unterzogen, woran sich ein zweiter Gussvorgang unter spiraligem Aufwickeln eines zweiten Fadens oder einer zweiten Fadenschar zur Lage 42 anschließt.
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Dadurch können zwei Lagen 41 und 42 hergestellt werden, welche dauerhaft voneinander beabstandet sind und nicht zusammenbrechen können. Die Mittel 5 zur Beabstandung sind dabei durch das Polymermaterial der Polymerschichten 2.1 und 2.2 gebildet.
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Um die Haftung der ersten und zweiten Polymerschicht 2.1 und 2.2 zu verbessern, wird die Oberfläche der ersten Schicht 2.1 einer Oberflächenbehandlung unterzogen, um die Anbindung der zweiten Schicht 2.2 an die erste Schicht 2.1 zu gewährleisten. Die Oberflächenbehandlung kann Schleifen, Anrauen, Bestreichen mit einem Haftvermittler o.ä. umfassen.
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Alternativ, um einen weiteren Beschichtungsschritt überflüssig zu machen, kann vorgesehen sein, dass die Lage 42 gleichzeitig mit der Lage 41 während des Polymerauftrags eingebracht wird. Um nun zu verhindern, dass die Lagen 41, 42, welche im Wesentlichen gleichzeitig aufgewickelt werden, kollabieren, wird erfindungsgemäß eine Beabstandung durch Fadenabschnitte 6 vorgeschlagen.
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Die Fadenabschnitte 6 bilden in diesem zweiten Ausführungsbeispiel die Mittel 5 zur Beabstandung der Lagen 41 und 42. Dabei handelt es sich um Abschnitte dünner Fäden, welche in Maschinenquerrichtung angeordnet sind und dadurch verhindern, dass die Anteile der beiden übereinander angeordneten in Maschinenrichtung ausgerichteten Lagen 41, 42 ineinanderfallen.
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Da die Einbringung der Fadenabschnitte allein aufwendig und auch durch die schlechte Platzierbarkeit und die mangelnde Fixierung wenig zielführend wäre, ist dabei vorgesehen, dass eine bändchenartige Struktur gebildet wird, welche stark schematisiert in 4 dargestellt ist. Hier ist ersichtlich, dass eine Fadenschar 7 in Abständen mit Fadenabschnitten 6 quer bestückt ist. Die Abstände können dabei im Bereich von 2 bis 20cm betragen. Die Fadenabschnitte 6 können mit der Fadenschar 7 durch Kleben oder Schweißen verbunden sein. Eine weitere Möglichkeit besteht auch darin, die Fadenabschnitte 6 mit der Fadenschar zu verweben und dann bei Bedarf auch noch zu verkleben.
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Eine solche Struktur ist offen genug, um eine vollständige Umfließung mit dem Polymer zu erlauben, und andererseits stabil genug, um in Bändchenform auf den Wickeldorn aufgewickelt zu werden und die Beabstandung der Lagen 41 und 42 zu realisieren.
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Durch die genannten Maßnahmen ist es möglich, einen Pressmantel 1 mit erhöhter mechanischer Festigkeit herzustellen, um die Empfindlichkeit gegenüber lokalen Druckbelastungen zu reduzieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1312713 B1 [0004]
- WO 2012/104480 A1 [0005]
- WO 2005/075734 A1 [0005]
- WO 03/014469 A1 [0005]
