CN110998020A - 压套及其应用以及压辊和靴式压机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括至少一个第一聚合物层和一个第二聚合物层的压套，其中，相对于压套的纵轴线观察，第一聚合物层是压套的沿径向最外部的聚合物层并且沿压套的径向方向观察具有厚度，所述厚度是压套的总厚度的至多60％，其中，第一聚合物层包括开设在压套的沿径向最外部的罩面中的沟槽或开孔，并且沿压套的径向方向观察，所述沟槽或开孔具有相当于第一聚合物层的厚度的至多95％的深度。

Description

压套及其应用以及压辊和靴式压机

本发明涉及一种压套、尤其是用于压制设备(或挤压设备)的压套，所述挤压设备用于处理纤维料幅(或幅材)、例如用于纤维料幅的轧光或脱水，具体而言涉及根据独立权利要求所述的压套。本发明还涉及一种压辊、靴式压机和压套在其中的应用，具体而言涉及根据各并列权利要求的压辊、靴式压机和压套的应用。

压制设备、例如靴式压机长久以来就是现代造纸机的部件。它主要包括固定布置的沿机器横向延伸的靴部(也被称为压靴)和围绕固定的靴部运行的压套。后者是可变形的并且在运行中主要呈现管状的形状。所述靴部成型为，该靴部连同配合辊构成压榨压区(压隙)。所述压榨压区通过配合辊在靴部中的接触面定义。靴部可活动地实施并且能够朝配合辊运动。

对压套在其稳定性方面，即关于表面硬度、耐压强度、耐热强度和耐水解强度方面提出巨大要求。此外，压套在运行过程中承受剧烈的交替弯曲负载。当在(沿压套的旋转方向观察在压榨压区之前的)靴部边缘上导入时，首先产生相对较小半径的挠曲。在穿行压榨压区时，所述挠曲立即转变为反向的挠曲。当在另一靴部边缘(即沿压套的旋转方向观察在压榨压区之后的靴部边缘)上导出时，又形成反向的挠曲。压套在导入和导出时的变形也被称为交变压区(Wechselnip)。显而易见，由于高机械应力，压套的倾斜、尤其在弯折的部位上的倾斜是极大的。相应地由现有技术已知多种应提高压套的稳定性的措施。

由此，压套必须是足够柔软的，以便压套能够围绕靴部导引，压套必须是足够刚性的，以便压套在压区中在按压载荷下不会剧烈变形或剧烈压缩，而且压套必须是足够耐磨损的。因此，压套由一层或多层的聚合物层、优选由聚氨酯制成的聚合物层构成，在所述聚合物层中可嵌入稀松平纹织物或织造织物的形式嵌入强化线。

本发明涉及前述类型的技术方案。

由现有技术已知的多层式压套在预期的运行中容易因(通常仅局部的)聚合物层之一的分离(或剥落)而造成提前的故障。这在实践中导致压制设备的计划外的停机并且由此导致更高成本水平的故障时间。

该类型的压套此外由文献US 2009/0038770 A1和DE 102015217941 A1已知。

相应地，本发明所要解决的技术问题在于提供一种避免现有技术中的弊端的压套。尤其应避免各聚合物层的分离，所述聚合物层增大这种压套的使用寿命并且减少配备这种压套的挤压设备的停机时间。

所述技术问题通过独立权利要求的特征解决。本发明的特别优选的和有利的实施方式在从属权利要求中给出。

发明人已经认识到，当各聚合物层恰好相互协调时，能够避免各聚合物层的分离。属于这种情况的是，多层式的压套的沿径向最外部的聚合物层的厚度总体上在压套的总厚度(即基于所有聚合物层的厚度上看)的至少5％和至多60％之间、优选至多55％。上述数值是包含式的。尽管未能最终解释作用机制，但发明人发现，在这种厚度比例下可以规定一种压套，所述压套在压机运行中具有各聚合物层的特别低的分层倾向。这一认识首先与压套使用的材料无关。

特别令人满意地符合本发明的优点的是，除了沿径向最外部的聚合物层相对于整体压套的上述厚度比例之外，还在沿径向最外部的聚合物层中设置沟槽或开孔。尤其适用的是，选定该类型的沟槽或开孔的深度相对于沿径向最外部的聚合物层的厚度的特定比例。那么沟槽或开孔的深度至少为沿径向最外部的聚合物层的厚度的至少35％、优选至少50％和至多95％。

此外，发明人还认识到，除了厚度和深度比例这两个措施之外，还能够避免分层的是，第一和第二聚合物层在其硬度方面不同地实施。在此，1至6肖氏硬度的差别，也就是说当使第二聚合物层的硬度小于第一聚合物层的硬度时，足以实现上述优点。

如果根据本发明提及厚度或深度，则是指沿径向、即垂直于压套的纵轴线测得的最大空间尺寸延伸量。总厚度是指，在垂直于压套的纵轴线的横截面中观察在压套的沿径向最外部与沿径向最内部罩面之间的铅垂距离。

优选当使用聚氨酯时、例如在根据权利要求6至8中任一项所述的压套的情况下，特别好地满足根据本发明的优点。

当根据本发明提及“由材料制成”时，是指部分或完全由这种材料制成。

在本发明的范围内，压制设备例如是指靴式压机，其例如用于纤维料幅的脱水或处理、例如轧光。靴式压机包括靴式压辊和配合辊，所述靴式压辊和配合辊共同构成或限定出压榨压区。此外，靴式压榨辊还包括运转的压套和固定的压制元件、所谓的压靴。后者支撑在承载式的、同样地固定的框架上，例如通过液力的压制元件进行支撑，并且被压在运转的压套上(或被压向运转的压套)。压套相对于位置固定的压靴和框架运转，并且由此在压榨压区中被压在配合辊上。压靴和框架沿径向布置在压套内部。术语“固定”是指，压制元件不相对于靴式压辊或配合辊运转，然而能够以平移方式(朝配合辊靠近和远离配合辊，优选沿配合辊的径向方向)并且由此相对于配合辊运动。除了纤维料幅和压套之外，还可以将一个或多个沿周向连续运转的压毡和/或其他连续运转的挤压带导引通过靴式压机的压榨压区。这种靴式压机当然可以包括一个以上的压榨压区。

本发明范围内的纤维料幅应被理解为纤维例如木纤维、塑料纤维、玻璃纤维、碳纤维、辅料、添加剂等的稀松平纹织物或针织物。纤维料幅可以例如由纸幅、纸板幅或薄纸幅构成。纤维料幅可以基本上包括木纤维，其中，可以存在少量其他纤维或者辅料和添加剂。这根据应用情况由技术人员决定。

在本发明的范围内，压套应理解为如上所述连同纤维料幅一起被导引穿过靴式压机的压榨压区的带件、软管或外罩。为了纤维料幅的脱水，在预期的运行中可以使压套的沿径向最外部的表面(聚合物层)与压毡接触，由所述压毡直接支承待脱水的纤维料幅。根据压制设备的实施方式的不同，例如为了对纤维料幅进行轧光，还可以使压套在预期的运行中与纤维料幅直接接触。压套在此实施为沿周向围绕其纵轴线无端头的(或连续的)闭合外罩(软管)。压套在其(沿宽度方向观察(沿纵轴线)的)轴向端部上是开放的。由此，压套可以在该轴向端部上被两个侧向的张紧轮固持，以便构成靴式压辊。如果不导引穿过两个侧向的张紧轮，压套还可以如在开放的靴式压机的情况下那样被导引经过压靴和多个导向辊。无论压套是被张紧轮还是被导向辊导引，压靴(或导向辊)都与压套的沿径向最内部的表面(暂时)形成接触。这种压套的沿径向最外部的表面、即例如压套的沿径向最外部的聚合物层可以设有开槽和/或盲孔。

压套可以部分或完全地由聚合物制成。作为聚合物在此可以使用可浇铸的、可固化的、优选弹性体的聚合物，例如聚氨酯。聚合物可以因此设置为铸造弹性体。

聚合物层是指包括这种可浇铸的、可固化的、优选弹性体的聚合物的层，或完全由所述可浇铸的、可固化的、优选弹性体的聚合物制成的层。优选地，聚合物层可以是一体式地通过成型制成的、固化的层。换言之，聚合物层整体式成型、即通过浇铸制成。术语“一体式”还包含如下的情况，其中，在浇铸聚合物时又由多层相同的材料制成一个层。然而这仅限于这些层在固化之后基本上不再可见，而是形成单独的、优选均匀的层。这也相应地适用于制造完成的压套。

在设置多个聚合物层时，聚合物层沿径向观察(至少部分地(或分段地)在压套的宽度上)相叠地布置。至少部分地在压套的宽度上意味着，压套例如在其轴向端部上是仅单层的，相反，压套在轴向端部之间双层或多层地构造。然而聚合物层还可以在压套的整个宽度上延伸。而且压套的厚度(和由此各个聚合物层的厚度)在穿过其纵轴线的剖面中部分地沿纵轴线改变。这样，沿径向最外部的聚合物层例如在压套的宽度边缘的区域中可比在压套的中部更小。换言之，在宽度边缘的区域中，沿径向最外部的聚合物层的厚度可小于沿径向内部或沿径向最内部的聚合物层的厚度。优选地恰好设置一个、两个或三个聚合物层。所述聚合物层可以在其聚合物方面相同地实施或在其硬度或预聚体的化学计量方面改变。制造完成的压套在穿过其纵轴线的剖面中沿径向测定的整体厚度可以是5至10mm、优选5至7mm、特别优选5至6mm。根据本发明，在设置单层时，压套由仅一个铸件、即整体式地制成，从而使所述单层具有上述厚度。

制造完成的压套在本发明的范围中是指这样的压套，所述压套的至少一个聚合物层是固化的并且必要时经最终处理，即可为上述目的而例如应用在靴式压机中。类似地，制造完成的聚合物层是指固化的层。

原则上还可以考虑的是，压套具有强化结构。术语“强化结构”在本发明的范围内是指至少一个包含聚合物或由所述聚合物制成的层(即聚合物层)的强化。在此，强化结构可以完全地嵌入聚合物层中，从而使得强化结构不突出超过聚合物层的边界。换言之，聚合物层发挥基质的作用，所述基质围绕强化结构并且因附着力或内聚力与基质结合。这样的强化结构可以包括织物的线状结构(例如纱线或捻线)和/或织物的面状结构(例如机织织物、针织物、钩编织物、编织织物或稀松平纹织物)，并且可由相应的原材料例如通过卷绕制成。原材料是指可制成根据本发明的制造完成的压套的强化结构的任意材料或半成品。

术语“至多”是指在右侧封闭的区间值，从而包含0以上至最大给定数值(最大值)之间的所有数值。例如如果提及“至多5”，则由此是指至介于(包含或大于)0.01至(包含或准确)5之间的区间值。

本发明还涉及一种压辊，例如用于靴式压机的靴式压辊，所述靴式压机用于纤维料幅的脱水，其中，压辊具有至少一个根据本发明的压套。

本发明还涉及一种用于纤维料幅、优选纸幅、纸板幅、薄纸幅或纸浆幅的脱水的靴式压机，所述靴式压机包括压辊和配合辊，所述压辊和配合辊共同构成或限定出压区，其中，压辊包括运转的压套，其中，压套以根据本发明的方式构造。

最后，本发明还涉及一种根据本发明的用于压机的压套的用途，所述压机例如是用于纤维料幅、优选纸幅、纸板幅、薄纸幅或纸浆幅的脱水的靴式压机。

在无一般性限制的情况下，以下结合附图对本发明进行更详细的阐述。

在附图中：

图1示出具有根据本发明的一个实施例的压套的靴式压机的局部剖切示意性侧视图。

图2a和图2b分别以穿过压套的纵轴线观察的剖视图示出压套的一种实施方式；

图3以侧视图方式示出用于制造压套的设备的极简示意图。

在图1中示出靴式压机10的部分剖切的示意性侧视图，所述靴式压机在此包括根据本发明的压辊、例如靴式压辊12和配合辊14。靴式压辊12和配合辊14以其纵轴线相互平行地布置。靴式压辊和配合辊共同构成或限定出压区22。

配合辊14在此由围绕其纵轴线旋转的筒状设计的辊构成，相较而言，靴式压辊12由靴部16、承载靴部的固定的框架18和压套20组成。靴部16和框架18相对于配合辊14或压套20位置固定地布置。这意味着靴部和框架不发生旋转。在此，靴部16被框架18支撑并且通过未示出的液力的压制元件压在相对于靴部或框架运转的压套20的沿径向最内部的表面上。压套20、靴部16和框架18沿周向围绕，在此围绕其纵轴线沿与配合辊14相反的旋转方向旋转。鉴于靴部16在其面向配合辊14的一侧上的内凹的设计方式，形成了相对较长的压区22。

靴式压机10尤其适用于纤维料幅24的脱水。在靴式压机运行时，将纤维料幅24连同一个或两个压毡26、26'导引穿过压榨压隙22。在此情况下具有恰好两个压毡26、26'，在这两个压毡之间夹心状地容纳纤维料幅24。在穿行压区22时，在压区22中通过压毡26、26'间接地将压力施加在纤维料幅24上。这由此实现，配合辊14的沿径向最外部的表面在一侧和压套20的沿径向最外部的表面直接与相应的压毡26、26'相接触。从纤维料幅24中排出的液体被一个或两个所述压毡26、26'并且暂时被例如设置在压套表面中的凹陷(未示出)容纳(或吸收)。在离开压区22之后，被容纳在压套20的凹陷中的液体被甩出，随后压套20重新进入压隙22。此外，在离开压隙22之后，利用抽吸元件将容纳在压毡26、26'中的水去除。

在本发明的另一种未图示的实施方式中，省去了压毡26、26'。在这种情况下，纤维料幅24在一侧与压套20直接接触并且在另一侧与配合辊14直接接触，所述压套和配合辊共同构成压榨压区。后者则可被实施为加热式的干燥筒。

图1所示的压套可以像在之后的附图中所示的那样根据本发明实施。

在图2a和2b中以穿过制造完成的压套20的纵轴线20'的未按比例的部分显示的横截面示出本发明的不同的实施方式。压套20的纵轴线20'相对于相应聚合物层的沿径向最内部的表面的距离同样未按比例示出。

根据图2a，设置恰好两个聚合物层，即第一聚合物层20.1和第二聚合物层20.2。在此情况下，第一聚合物层20.1同时也是压套20的沿径向最外部的聚合物层。相反，第二聚合物层20.2同时也是压套20的沿径向最内部的聚合物层。沿径向观察，两个聚合物层20.1、20.2直接相互邻接，即在两个聚合物层之间不存在中间层。

如图所示，在第二聚合物层20.2中设置强化结构20”。在此，在单独的聚合物层20.1中嵌入强化结构20”。这通过阴影圆圈表示，其可以是织物的面状结构或线状结构，例如纤维。强化结构20”完全地嵌入第二聚合物层20.2中。这意味着，强化结构20”不延伸超出该聚合物层20.2的边界。

在此情况下，第一和第二聚合物层20.1、20.2由聚氨酯制成。聚氨酯由预聚体和交联剂获得。

根据本发明，第一聚合物层20.1(沿径向方向观察)的厚度d小于整体压套20的总厚度D，即所有聚合物层20.1、20.2的合计厚度的一半。

图2b以图2a的变型方案示出三层式的压套。压套包括(在此沿径向最外部的)第一聚合物层20.1、沿径向最内部的第三聚合物层20.3和在第一聚合物层与第三聚合物层之间夹心状布置的第二聚合物层20.2。如图2a中所示，这种布置涉及从压套20的纵轴线20'开始沿其径向方向观察。在此，在第二聚合物层20.2中仅设置(单个)强化结构20”。当然这也可以是不同的，从而作为备选或补充，在第一聚合物层20.1和/或第三聚合物层20.3中也可以布置这种强化结构20”。而且在此第一和第二聚合物层20.1、20.2分别由聚氨酯制成或包含聚氨酯。该描述也类似地适用于图2a。由于在此选定了第一聚合物层20.1的厚度d相对于压套20的总厚度D的根据本发明的厚度比例，形成了一种压套，利用所述压套避免各聚合物层相互间的分离。

图3以极简示意侧视图示出用于制造根据本发明的压套20的设备。所述设备在此具有恰好一个筒状的卷芯4，其中，在此在卷芯的径向最外部的罩面上例如螺旋式地施加原材料20”'。所述原材料20””在嵌入聚合物之后构成根据本发明的制备完成的压套20的强化结构20”。

该图示出制造方法的初始阶段。在此情况下，为此将原材料20”'的一个端部固定在聚合物上，所述聚合物布置在卷芯4的外周上。除了所示示意图，原材料20”'的这一端部也直接地、即无中介地贴靠或施加在卷芯4上，而无需一开始就在原材料20”'与卷芯4之间设置聚合物。原材料20”'在此可以是织物的面状结构或线状结构。

卷芯4围绕其纵轴线20'可旋转地支承，所述纵轴线相当于待制造的压套的纵轴线。纵轴线20'在此垂直地朝图面内延伸。经由管线5通过浇铸喷嘴6将浇铸材料例如可浇铸的、可固化的弹性体的聚合物、例如聚氨酯从上方给料至卷芯4的沿径向最外部的罩面上或者原材料20”'上。这种浇铸材料可以例如在其适用期和黏度方面被选择为，该浇铸材料在浇铸时不从卷芯4滴落。在此期间，卷芯4沿箭头方向围绕其纵轴线旋转。在所述旋转的同时，浇铸喷嘴6通过合适的、在图3中未具体示出的相对于纵轴线20'平行的引导件沿着该引导件相对地在卷芯4上沿该卷芯被导引。在注入浇铸材料的同时将原材料20”'铺开并且在旋转的卷芯4上卷绕成螺纹。在此，浇铸材料可以穿过原材料20”'一直到达卷芯4。在此实施例中，聚合物在固化步骤之后构成沿径向最内部的且优选弹性体的聚合物层，该聚合物层相当于图2a中压套的聚合物层20.2，图3中仅示出其中一部分。

从浇铸喷嘴6排出的浇铸材料是由预聚体和交联剂组成的混合物。前者由未示出的预聚体容器提供，在所述预聚体容器中存储或搅拌预聚体。预聚体可以包括根据本发明的异氰酸酯和多元醇。它在预聚体容器中可例如以由上述物质构成的预聚体的形式存在。

交联剂可以在交联剂容器中提供。其根据本发明实施。

预聚体容器和交联剂容器都配属于用于制造压套20的设备。所述预聚体容器和交联剂容器通过同样未示出的管线流体导通地与沿流体方向连接在浇铸喷嘴6上游的混合室(未示出)相连。因而，在浇铸喷嘴6的上游和外部制备预聚体-交联剂混合物，即在混合室中混合形成预聚体-交联剂混合物。与混合物的制备相独立地，将所述混合物随后施加在卷芯4的表面上，以构成压套20的至少一个聚合物层。

借助这种连续的铸造过程(其也被称为旋转铸造)，在卷芯4的宽度上逐步制造无端头的(或连续的)、围绕其纵轴线20'闭合的筒形管状的压套20，所述压套的内周基本上相当于卷芯4的外周。

原则上也可以考虑将原材料20”'在多于图3所示的卷芯4上卷绕。例如可以设置两个卷芯，所述卷芯可以其纵轴线平行地相互保持间距地布置。作为备选还可以考虑的是，例如按照空转(Schleudern)的方式，还将聚合物施加在卷芯4的沿径向内部的罩面上。无论上述哪种实施方式，制造完成的压套20最终都从所述至少一个卷芯4上脱模。

如图3所示，压套20根据本发明实施。

尽管在附图中未示出，然而至少一个聚合物层20.1、20.2的强化结构20”也可以由多个沿径向相叠放置、分别沿压套20的纵轴线方向且沿周向延伸的原材料20”'构造。

Claims (14)

1.一种压套(20)，其包括多个聚合物层(20.1、20.2)，其中，相对于压套(20)的纵轴线(20')观察，第一聚合物层(20.1)是压套的沿径向最外部的聚合物层并且沿压套(20)的径向方向观察具有厚度，所述厚度是压套(20)的总厚度的至多60％，其中，第一聚合物层(20.1)包括沟槽或开孔，所述沟槽或开孔开设在压套的沿径向最外部的罩面中，并且沿压套(20)的径向方向观察，所述沟槽或开孔的深度具有相当于第一聚合物层(20.1)的厚度的至多95％的深度。

2.根据权利要求1所述的压套(20)，其特征在于，所述第一聚合物层(20.1)的厚度相当于压套(20)的总厚度的至少5％、优选至多55％。

3.根据权利要求1所述的压套(20)，其特征在于，所述沟槽或开孔的深度相当于第一聚合物层(20.1)的厚度的至少35％、优选至少50％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的压套(20)，其特征在于，压套(20)包括相对于压套的纵轴线(20)观察的、该压套的沿径向最内部的第二聚合物层(20.2)。

5.根据权利要求4所述的压套(20)，其特征在于，所述第一聚合物层和第二聚合物层(20.1、20.2)分别包含聚氨酯或由聚氨酯制成，并且聚氨酯由预聚体和交联剂构成，其中，第一聚合物层(20.1)的预聚体是以下的反应产物

-1,4-亚苯基二异氰酸酯(PPDI)、1,5-萘二异氰酸酯(NDI)或3,3'-二甲基-4,4'-联苯二异氰酸酯(TODI)和选自聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚醚聚碳酸酯多元醇的至少一种多元醇，或

-4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和选自聚碳酸酯多元醇、聚醚聚碳酸酯多元醇的至少一种多元醇，或

-其混合物。

6.根据权利要求5所述的压套(20)，其特征在于，所述第二聚合物层(20.2)的预聚体是以下的反应产物

-4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、2,4－甲苯二异氰酸酯(TDI)或1,5-萘二异氰酸酯(NDI)和选自聚醚多元醇的至少一种多元醇，或

-其混合物。

7.根据权利要求5或6所述的压套，其特征在于，所述交联剂包括1,4-丁二醇(BDO)、1,4-对苯二酚二(2-羟基乙基)醚(HQEE)、4,4’-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(MCDEA)、二乙基甲苯二胺(DETDA)、二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)或其混合物。

8.根据上述权利要求中任一项所述的压套(20)，其特征在于，沿径向方向观察，所述第一聚合物层和第二聚合物层(20.1、20.2)相互邻接。

9.根据上述权利要求中任一项所述的压套(20)，其特征在于，所述第一聚合物层(20.1)的硬度在90和98肖氏硬度A之间。

10.根据上述权利要求中任一项所述的压套(20)，其特征在于，得到第二聚合物层(20.2)的硬度在90和96肖氏硬度A之间。

11.根据上述权利要求中任一项所述的压套(20)，其特征在于，第一和第二聚合物层(20.1、20.2)在其硬度方面相差1至6个肖氏硬度A，其中，第二聚合物层(20.2)的硬度小于第一聚合物层(20.1)。

12.一种压辊，例如用于靴式压机(10)的靴式压辊(12)，所述靴式压机用于处理纤维料幅(24)，其特征在于，所述压辊具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的压套(20)。

13.一种用于处理纤维料幅(24)的靴式压机(10)，所述纤维料幅优选是纸幅、纸板幅、薄纸幅或纸浆幅，所述靴式压机包括压辊和配合辊(14)，所述压辊和配合辊共同构成或限定出压区(22)，其中，所述压辊包括运转的压套，其特征在于，所述压套(20)根据权利要求1至11中任一项来构造。

14.根据权利要求1至11中任一项所述的压套(20)在压机中的应用，所述压机例如是用于处理纤维料幅(24)、优选纸幅、纸板幅、薄纸幅或纸浆幅的靴式压机。

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