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Siebtisch- oder Saugerbelag aus Kunststoff für Papiermaschinen und Verfahren zur Reparatur desselben
Die Erfindung bezeiht sich auf einen Siebtisch- oder Saugerbelag aus Kunststoff für Papiermaschinen.
Zur Bewegung des Siebes von. Papiermaschinen ist je nach der Grösse derselben ein Kraftbedarf von 10 bis 100 PS erforderlich. Dieser hohe Kraftbedarf ergibt sich ausden Reibungswiderständen derSiebleit- und Siebspannwalzen, aus der Bewegung der Brustwalze sowie dadurch, dass die Registerwalzen von dem
Sieb mitgenommen werden müssen, in der Hauptsache jedoch aus der Reibung, die das Sieb zu überwinden hat, wenn es über die feststehenden und unter Vakuum arbeitenden Saugerkästen weggleitet, sowie aus der bremsenden Reibung der Schaber auf Brustwalze, Siebleit-und Siebspannwalzen bzw. auf sonstigen beweg- ten Teilen.
Die Reibung an den Saugerkästen ist so bedeutend, dass es bei einem zu scharfen Anstellen des
Vakuums dazu kommen kann, dass diese die Reibung der das Sieb antreibenden Metallwalze übersteigt und es dann zu einem Stillstand des Siebes kommt. Wenn dieser Fall, bei welchem sich die Antriebswalze unter dem nunmehr stillstehenden Sieb durchdreht, wobei es zu einem hohen Verschleiss des Siebes kommt, auch bei einem achtsamen Betrieb der Papiermaschine normalerweise nicht eintritt, so lässt sich doch auch bei sorgfältigster Betriebskontrolle nicht vermeiden, dass das nach Art eines Riementriebes von einer Antriebswalze angetriebene Metallsieb wegen seines kleinen Reibungskoeffizienten gegenüber der metallenen Antriebswalze mit einem sehr grossen Schlupf auf dieser läuft.
Dieser grosse Schlupf hat einen bisher nicht vermeidbaren hohen Verschleiss des Siebes zur Folge, welcher insbesondere beim Betrieb moderner schnellaufender Maschinen dazu zwingt, das kostspielige Sieb alle 8-12 Tage auszuwechseln.
Man hat versucht, die Lebensdauer des Siebes dadurch zu verlängern, dass man die Vorspannung desselben erhöhte und damit den vorerwähnten Schlupf verminderte. Hiedurchtritt zwar eine gewisse Verringerung des Verschleisses des Siebes ein, jedoch kommt es dabei auch zu einer unzulässigen Dehnung des aus Bronzedraht angefertigten Siebes. Hiebei vergrössern sich die Querschnitte der Sieblöcher in unzulässi- ger Weise, da jede Änderung des Querschnittes der Sieblöcher eine Änderung in der Qualität des erzeugten Papiers mit sich bringt. Ausserdem wird die belastungsempfindliche Siebnaht überbeansprucht.
In gleicher Weise wie eine Änderung der Vorspannung des Siebes wirkt sich aber auch eine Änderung des Saugervakuums bei gleichbleibender Siebgeschwindigkeit auf die Papierqualität aus, so dass auch eine Verringerung des Saugervakuums, welche naturgemäss eine Verringerung des Bewegungswiderstandes des Siebes in der Papiermaschine mit sich bringt, zu einer Verringerung des hohen Schlupfes des Siebes an der Antriebswalze aus den erwähnten papiertechnischen Gründen nicht herangezogen werden kann.
Man hat auch bereits versucht, den Reibungswiderstand des Siebes auf seinem Weg über die Saugerkästen und damit auch seinen Verschleiss auf den Saugerflächen durch die Verwendung von Saugern herabzusetzen, deren mit dem Sieb in Berührung stehende Teile aus einer beweglichen Gummidecke bestehen, welche sich an das Sieb anlegt und von diesem mitgenommen wird. Dabei ergab sich der Nachteil, dass die in der Gummioberfläche angeordneten Sauglöcher mit dem Sieb in gleichem Tempo mitwandem und dabei stets auf dieselbe Stelle des Siebes wirken, wodurch eine ungleichmässige Entwässerung der Stoffbahn entsteht, welche das fertige Papier ungleichmässig macht.
Das Ziel, möglichst eine Verringerung der Reibung des Siebes auf seinem Weg über die Saugerkästen zu erreichen, wurde aucn bereits bei feststehenden Leisten- und Plattensaugern dadurch angestrebt, dass man ihre mit dem Sieb in Berührung stehenden Flächen möglichst glatt ausbildet, um so ihre Bremswirkung auf das Sieb auf ein Minimum herabzusetzen. Soweit man die mit dem Sieb in Berührung stehenden Teile der Sauger aus Materialien ausbildete, welche, wie beispielsweise Bakelit und verschiedene
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Kunstharze, härter waren als das Sieb, hat es sich gezeigt, dass der nun etwas verbesserte Sieb durchgang durch die Papiermaschine durch einen erhöhten Verschleiss des Siebes an den härteren Saugleisten oder - platten der Saugerkästen mehr als aufgewogen wurde, so dass das Sieb nunmehr eine noch kürzere Lebens- dauer aufwies als bisher.
Neuerdings hat man wieder versucht, die mit dem Sieb in Berührung stehenden Teile der Sauger aus
Materialien auszubilden, welche weicher sind als das Sieb, wobei man jedoch andere Materialien als das schon früher für diese Zwecke benutzte Weichholz (vor allem Fichtenholz), verwendete. Die Saugerlei- sten und-platten wurden nunmehr aus Leder, Gummiu. ähnl. Materialien ausgebildet. Hiebei ergab sich, dass insbesondere bei hohen Stofftemperaturen Saugerleisten und-platten dieser Art von dem metallenen
Sieb nicht nur wollig aufgerauht und vorzeitig deformiert wurden, sondern auch, vor allem dann, wenn der Stoff einen höheren Prozentsatz von Kaolin enthält, wie ein mit Schleifpulverbestrichener Bremsbelag wirkten.
Der Vorteil einer gewissen Schonung des Siebes durch den weichen Saugerbelag wurde nun durch die starke Bremswirkung desselben mehr als aufgewogen, welche eine Erhöhung des Schlupfes auf der metallischen Antriebswalze und damit eine Erhöhung des Verschleisses des Siebes an dieser Stelle der Papiermaschine zur Folge hatte. Die der Stoffaufgabe einer Papiermaschine zunächst liegenden Sauger arbeiten sehr nass, also mit relativ kleinem Vakuum, während die letzten Sauger vor der Gautschpresse fast trocken und mit höchstem Vakuum laufen. Die Sauger sind untereinander austauschbar, u. zw. in der Richtung vom trockensten, ungünstigsten, zum nassesten, also günstigsten Platz. Materialien, welche weicher sind als das Sieb und welche Wasser aufnehmen, weisen nun bei Vorhandensein von Wasser, also im Nasslauf, einen niedrigeren Reibungskoeffizienten auf als im Trockenlauf.
Die Folge davon ist, dass bei Verwendung eines einheitlichen Saugerbelages die durchschnittliche Bremsung des Siebes und damit der gefährliche Gleitschlupf und Verschliff auf der Sieb-Antriebswalze relativ hoch liegt. Auch bei Siebtischgarnituren oder bei den Schabern konnte man beobachten, dass zwischen dem Nasslauf und dem Trockenlauf ausserordentlich grosse Reibungs--bzw. Abnützungsunterschiede bestanden.
Es wurde auch versucht, die Saugerleisten und-platten aus Metall herzustellen. Die Härte dieser Beläge war jedoch zumeisthöher und bestenfalls gleich der Härte der besonders weichen und biegsamen Bronzedrähte des Siebes und es gelang auf diese Weise nicht, den Verschleiss des Siebes auf den Saugeroberflächen herabzusetzen und gleichzeitig die Reibungsverluste des Siebes auf der metallenen Antriebswalze zu verringern.
Die Erfindung bezieht sich nun auf einen Sieb tisch- oder Saugerbelag aus Kunststoff, welcher die ge- schilderen Nachteile der bekannten Beläge vermeidet und sich im wesentlichen dadurch kennzeichnet, dass der zweckmässig einen vollen Querschnitt aufweisende, gegebenenfalls in Form mehrerer Streifen aufgebrachte Belag aus einem Polyamid- oder Polyurethankunststoff besteht, dessen Härte geringer ist als die Härte des Siebmaterials bzw. der Oberfläche der Walzen der Papiermaschine und dessen Reibungskoeffizient im Trockenlauf geringer ist als sein Reibungskoeffizient im Nasslauf, wie beispielsweise Polykondensate aus Dicarbonsäuren und Diaminer. bzw-Polyamideaus -Aminosäuren oder lineares Polyurethan.
Im Sinne der Erfindung können beispielsweise Polynexamethylenadipamid, Polyhexamethylensebazamid, Polycaprolactam verwendet werden. Versuche haben ergeben, dass bei Verwendung derartiger Siebtisch-Schaber- und Saugerbeläge eine erhebliche Verlängerung der Lebensdauer der Siebe erreicht wird, wobei gleichzeitig der Verschleiss der Beläge auf ein Minimum reduziert ist. Derartige Saugerbeläge, welche weicher als das Sieb sind, glätten sich im Verlaufe des Betriebes mehr und mehr, wodurch die Reibung des Siebes beim Passieren der Saugerkästen sich immer mehr verringert.
Während also bei Verwendung dieser Beläge ein Aufrauhen ihrer Oberflächen durch das darübergleitende Sieb, wie es sich bei den früher verwendeten Sieb-und Saugerbelägen, welche weicher waren als das Sieb,. stets störend bemerkbar machte, wegfällt, wird anderseits das Gewebe des Siebes, welches härter ist als die erfindungsgemässen Beläge, nicht angegriffen und beschädigt. Trotz der Weichheit des Belages wird also im Gegensatz zu den älteren bekannten Belägen, im vorliegenden Falle im Laufe des längeren Betriebes eine Verminderung des Reibungswiderstandes zwischen dem Belag und dem darübergleitenden Sieb bzw. zwischen den Schabern und den Walzen erzielt, welche sich in einer Verringerung des Schlupfes des Siebes auf seiner Antriebswalze und damit auch in einer Verringerung des Kraftbedarfes für den Antrieb des Siebes auswirkt.
Der Verschleiss des Siebes wird auf diese Weise auf ein Minimum herabgesetzt und es gelingt so, die Lebensdauer des hochwertigen und daher teueren Siebes auf mehr als das Doppelte im Betrieb zu verlängern. Bei den bisher verwendeten Belägen aus Glas, Stahl, Leder und Holz, nahm deren Reibungskoeffizient durch Aufrauhung des Belagmaterials zu. Insbesondere bei Glas konnte man diese Erscheinung feststellen. Die ursprünglich glatte Fläche des Glases wurde bald milchglasartig rauh und ihr Reibungskoeffizient stark erhöht.
Bei allen bisher für Saugerleistenbeläge verwendeten Werkstoffen ist also im Laufe des Betriebes der Reibungskoeffizient
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gestiegen, während sich bei den erfindungsgemässen Belägen herausgestellt hat, dass nach mehrtägigem Betrieb die ursprünglich matte Oberfläche des Kunststoffes eine politurahnliche Glätte aufweist und der Reibungskoeffizient geringer wird.
Da nun erfindungsgemäss der Saugerbelag aus einem Material besteht, dessen Reibungskoeffizient im Trockenlauf geringer ist als sein Reibungskoeffizient im Nasslauf, sind die Reibungs-und Abnützungsverhältnisse entlang des Siebes der Papiermaschine gleichmässiger, d. h., dass nicht jene grossen Reibungs-und Abnützungsunterschiede zwischen den dem Stoffeinlauf zunächst liegenden und sehr nass arbeitenden Saugerbelägen und den in der Nähe der Gautschpresse liegenden und fast trocken arbeitenden Saugerbelägen bestehen.
Im Sinne der Erfindung kann es zweckmässig sein, die Siebtisch-, Schaber- und Saugerbeläge so aus- zubilden, dass sie zumindest In ihren, durch die mit ihnen zusammenwirkenden Siebe bzw. Walzen bela- steten Bereichen aus einem Kunststoff bestehen, dessen Harte durch Weichmacher geringer eingestellt ist, als die Härte der Siebe bzw. Walzen.
In Abhängigkeit von den besonderen Arbeitsbedingungen bei der Herstellung der verschiedenen Papiere, kann es zweckmässig sein, für die Beläge ein Material zu wählen, welches bis IOOPC hitzebestän- dig ist.
Es könnte nun möglicherweise die Gefahr auftreten, dass sich im Betrieb durch die Glättung der Ober- fläche des Kunststoffes Schwierigkeiten bei der Vakuumhaltigkeit ergeben. Um nun bei dem erfindungsgemässen Saugerkasten das Vakuum genau auf seinem Sollwert zu halten, was aus Gründen einer gleichmässigen Papierqualität unbedingt erforderlich ist, können im Rahmen der Erfindung Ein- oder Auflagen von vakuumabdichtenden oder wasserführenden Materialien zur Herstellung eines verbesserten Vakuums vorgesehen werden. DerartigeEinlagenkönnen z. B. aus Filz, Leder, Schaumgummi, Gummi od. dgl. bestehen.
Gemäss einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, weist der verwendete Kunststoff Schaumstruktur auf. Hiebei ist die Möglichkeit gegeben, dass sich die durch das Anschleifen durch das Sieb ge- öffneten Zellen der Schaumstruktur mit Schmierwasser füllen können und auf diese Weise vakuumdichtend und reibungsvermindernd wirken.
Die Oberfläche der mit dem Sieb in Berührung stehenden Teile des Kunststoffes kann aber auch gemustert, geriffelt oder gelocht sein und kann gegebenenfalls mit einer Wasserzuführung versehen sein, wodurch ebenfalls wieder der Effekt einer Abdichtung und Reibungsverminderung erzielt wird.
Um die Reibung des Siebes bzw. der Walzen am Kunststoff zu vermindern, kann dieser durch Erhitzen auf 150 - 2000C und anschliessende rasche Abkühlung getempert sein. Hiedurch wird gleichzeitig auch die Verschleissfestigkeit erhöht.
Eine zweckmässige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Beläge aus einer Vielzahl von auf einer festen Unterlage befestigten Streifen bestehen, wobei diese Streifen mit ihrer Breitenausdehnung in Richtung des Sieblaufes angeordnet sind. Die Unterlage kann hiebei beispielsweise aus kreuzweise verleimtem Sperrholz bestehen, wodurch gegenüber einer Ausführungsform, bei welcher die ganze Saugerleiste aus Kunststoff besteht, eine billigere Herstellung erzielt wird. Die einzelnen Kunststoffstreifen können beispielsweise 1 cm stark, lu cm breit und 10 m lang sein. Die Herstellung von Kunststoffplatten mit einer Breite von 50 cm, wie sie für Saugerleisten erforderlich wären, stösst nämlich auf Schwie- rigkeiten.
Besonders vorteilhaft ist es, alle Verbindungen als wasserunlösliche Kleb- oder Schweissverbindungen auszubilden. Eine Verklebung bzw. Verschweissung der Kunststoffleisten mit ihrer Unterlage hat gegen- über einer andersartigen Verbindung, wie z. B. mit Schrauben den Vorteil, dass die Leisten restlos verschliffen werden können. Zweckmässig ist der Quellkoeffizient der verwendeten Unterlage gleich oder grösser als der Quellkoeffizient des verwendeten Kunststoffes.
Wenn nämlich das Quellvermögen des Kunst- stoffes grosser gewählt werden wurde, als dasjenige der Unterlage, so würde sich die Kunststoffsaugerleiste bzw. der Schaber in ihrem mittleren Bereich nach oben wölben und es wäre dann ein Niederspannen der gequollenen Leiste bzw. des Schabers auf den Saugertisch oder den Schaberbalken mit Schwierigkeiten verbunden. Dadurch nun, dass das Quellvermögen der Unterlage mindestens gleich ist dem Quellvermögen des Kunststoffes, quillt die Unterlage mehr und es gehen die freien Enden, die vom Sieb nicht bestrichen werden und normal stark bleiben, in die Höhe und können leicht und ohne Mühe niedergeschraubt werden, wobei die Spannung im mittleren Bereich eine vollkommene Vakuumabdichtung ergibt.
Die Erfindung bietet auch erstmalig die Möglichkeit, Vertiefungen der Saugerleisten, welche während des Betriebes durch Reibung des Siebes, insbesondere der Siebränder, in der Saugerleiste entstehen, in einfacher Weise ausfüllen zu können. Bei den bisher verwendeten Materialien für Saugerleisten, mussten derartige lokale Vertiefungen durch Abhobeln der gesamten Saugerleistenoberfläche ausgeglichen wer-
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den. Demgegenüber kann gemäss der Erfindung die Reparatur der Beläge derart durchgeführt werden, dass sich im Laufe des Betriebes ergebende Vertiefungen in der Belagoberfläche mit flüssigem oder angelöstem breiförmigem Kunststoff der gleichen Zusammensetzung wie der Kunststoff der Beläge ausgefüllt werden.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei der Einfachheit halber in Fig. 1 drei Ausführungsbeispiele zusammengefasst sind. Fig. 2 und 3 zeigen weitere Ausführungsbeispiele. Die Fig. 4und 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung
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der Fig. 5 ist. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist und insbesondere ein Saugerkasten im allgemeinen mit einem einheitlich ausgebildeten Belag ausgestattet sein wird.
Es ist aber auch möglich, und es kann unter Umständen von Vorteil sein, die einzelnen Leisten des Belages eines Saugerkastens oder auch die Beläge der verschiedenen, in der Papiermaschine hintereinander angeordneten Saugerkästen in verschiedener Weise auszubilden, soferne dabei nur das erfindungsgemäss vorgeschlagene Material überhaupt verwendet wird. Daneben ist es aber auch möglich, Saugerleisten, Saugerplatten oder Siebtischlesten aus einzelnen Elementen zusammenzusetzen, die mit Hilfe von gemeinsamen Befestigungsvorrichtungen zu einer vollen oder durchbrochenen Arbeitsebene zusammengeschlossen werden können.
Auf dem Saugerkastenoberteil 1 sind die Saugerleisten 2, 2', 2" in geeigneter Weise, z. B. durch Schrauben, befestigt. Der Fall, dass die Saugerleisten zur Gänze aus einem Kunststoff bestehen, der die reibungsgeringen Eigenschaften eines Lagermetalles hat und dennoch weicher ist als dieses und der Bronzedraht des Siebes, ist um seiner Einfachheit willen in der Zeichnung nicht dargestellt. Die Saugerbeläge können aber auch so ausgebildet sein, dass lediglich ihre durch das Sieb belasteten Bereiche aus dem erfindungsgemässen Kunststoff ausgebildet sind.
In Fig. 1 zeigt die Saugerleiste 2 eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher lediglich eine Kante der Saugerleiste durch einen eingefalzten Teil 3 eines solchen Kunststoffes ausgebildet ist, während der übrige Teil 4 der Leiste 2 aus einem andern Material, beispielsweise Leder, Filz oder Gummi besteht.
Die Saugerleiste 2'der Fig. 1 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der obere, mit dem Sieb in Berührung stehende Teil 5 des Belages aus dem Kunststoff ausgebildet ist, während der auf dem Saugerkastenoberteil l aufliegende Teil 6 des Belages aus einem üblichen Material besteht.
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Oberkanten 7 des Belages aus dem Kunststoff bestehen und in der Oberseite der Saugerleiste zahlreiche Perforationen 8 vorgesehen sind.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Belages dargestellt. Auf einer Sperrholzschicht 10 ist eine Polyamidplatte 9 befestigt. In die Oberfläche dieser Platte ist ein Filzstreifen 11 eingelegt, an welchen gegebenenfalls eine Schmierwasserzuführung angeschlossen sein kann, wodurch die Filzleiste dauernd mit Wasser getränkt gehalten wird. Auf diese Weise wird eine Vakuumabdichtung und eine Reibungsverminderung erzielt. Die Oberseite der Saugerleiste ist mit Perforationen 12 versehen, welche ebenfalls zur Vakuumabdichtung dienen. In Fig. 3 ist eine Saugerleiste dargestellt, deren Kunststoffbelag aus einzelnen Streifen 13 besteht. Eine derartige Ausführung ist in vielen Fällen deshalb notwendig, weil aus Polyamid im Spritzgussverfahren nur relativ kleine Stücke von Hand aus gegossen werden können.
Die einzelnen Leisten haben beispielsweise eine Länge von 10 m, eine Breite von 10 cm und eine.
Höhe von 1 cm. Mit A ist in Fig. 3 die Richtung des Sieblaufes angegeben.
In den Fig. 4 und 5 ist eine Saugerleiste dargestellt, welche aus Einzelelementen 14 besteht. Diese Einzelelemente sind wieder mit Perforationen 8 versehen und sind mittels Winkeleisen 15 au f einer Unterlage festspannbar. Zweckmässigerweise schliessen hiebei die Längskanten der Einzelelemente 14 mit der Sieblaufrichtung (Pfeil A) einen Winkel ein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Siebtisch- oder Saugerbelag aus Kunststoff für Papiermaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass der zweckmässig einen vollen Querschnitt aufweisende, gegebenenfalls in Form mehrerer Streifen aufgebrach-
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koeffizient im Trockenlauf geringer ist als sein Reibungskoeffizient im Nasslauf, wie beispielsweise Polykondensate aus Dicarbonsäuren und Diaminen bzw. Polyamide aus w-Aminosäuren oder lineares Polyurethan.