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Gegenstand
dieser Erfindung ist eine zum Einsatz in einer Materialbahn-Herstellungsmaschine bestimmte
seitliche Randbegrenzung, die einen in Maschinenrichtung der Materialbahn-Herstellungsmaschine
verlaufenden Rumpf umfasst.
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Vom
Stand der Technik her kennt man zahlreiche verschiedenartige Randbegrenzungen
für den Einsatz
in der Siebpartie von Materialbahn-Herstellungsmaschinen. Mit der
Randbegrenzung wird das Ablaufen der mit dem Stoffauflauf auf das
Sieb aufgetragenen Faserstoffsuspension, d. h. des Stoffs, vom Sieb
verhindert. An der Entwicklung von Randbegrenzungen wird seit langem
gearbeitet. Heute werden im typischen Fall Randbegrenzungen eingesetzt, deren
Rumpf in der Regel aus Kunststoff, zum Beispiel HDPE-Kunststoff,
besteht. Dieses Kunststoffprofil ist durch Winkeleisen verstärkt, mit
denen die Geradheit des Kunststoffprofils sichergestellt wird. Ohne
diese massiven Eisen würde
sich die aus Kunststoff bestehende Randbegrenzung verbiegen. Aber
auch trotz Stützkonstruktionen
kann sich die Randbegrenzung u. U. verbiegen. Eine verbogene Randbegrenzung
wiederum führt
zu Randwelligkeit. Die Randbegrenzungen sind auch sehr schwer, so dass
sich ihre Handhabung zum Beispiel beim Siebwechsel höchst schwierig
gestaltet. Beim Siebwechsel müssen
die Randbegrenzungen abgehoben werden, wobei sich die Handhabung
der schweren, langen Randbegrenzungen umständlich gestaltet. Das Abheben
der Randbegrenzung erfolgt typisch von Hand. Die Randbegrenzung
ist zur Befestigung am Stoffauflauf eingerichtet. Während des
Betriebs kommt es zu einem „Kriechen" der Randbegrenzung mit
der typischen Folge, dass sich zwischen Stoffauflauf und Randbegrenzung
eine Gegenstufe bildet, die Seitenströmungen und weiter Abweichungen
im Strömungsverhalten
des auf das Sieb aufgetragenen Stoffs verursacht.
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Mit
der Erfindung soll eine neuartige Randbegrenzung geschaffen werden.
Die kennzeichnenden Merkmale dieser Erfindung bestehen darin, dass der
Rumpf der Randbegrenzung aus verstärktem Kunststoff besteht. Weiter soll
mit der Erfindung ein neuartiges Verfahren zur Herstellung der Randbegrenzung
geschaffen werden. Die kennzeichnenden Merkmale dieser Erfindung
bestehen darin, dass der Rumpf aus verstärktem Kunststoff gefertigt
wird.
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In
der Materialbahn-Herstellungsmaschine wird, um eine Bahn zu bilden,
aus dem Stoffauflauf Stoff auf das Sieb gespritzt. Unter „Bahn" sind hier Karton-
oder Papierbahnen über
den gesamten Produktionsprozess hinweg vom Auftragen des Stoffs aus
dem Stoffauflauf bis zum Aufrollen der Bahn zu verstehen. Mit anderen
Worten, der auf das Sieb aufgetragene Stoff wird durchweg als Bahn
bezeichnet. Unter Materialbahn-Herstellungsmaschinen wiederum sind
hier zur Herstellung von Papier oder Karton bestimmte Maschinen
zu verstehen. Das Abfließen des
Stoffs vom Sieb wird durch Randbegrenzungen verhindert. Die Randbegrenzung
hat einen in Maschinenrichtung der Materialbahn-Herstellungsmaschine
verlaufenden Rumpf, der aus Kunststoff und in der Herstellungsphase
zugesetzten Verstärkungsfasern
besteht. Der Rumpf wird also aus verstärktem Kunststoff, einem Verbundwerkstoff
mit Kunststoff als Bindemittel, gefertigt. Die unter das Bindemittel
gemischten Fasern können
zum Beispiel aus Glas-, Aramid- oder Kohlefasern bestehen. Aus verstärktem Kunststoff
kann ein leichter, aber gleichzeitig fester und starrer Randbegrenzungs-Rumpf
hergestellt werden.
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Bei
einer der Ausführungsformen
wird der Rumpf durch Strangformen hergestellt. Unter Strangformen
sind hier sowohl das Strangpressen (Extrusion) als auch das Strangziehen
(Pultrusion) zu verstehen. Bei diesen Herstellungsverfahren bleibt
die Oberfläche
der herzustellenden Konstruktion mit Bindemittel bedeckt. Besteht
die Oberfläche
der herzustellenden Konstruktion aus Bindemittel, so enthält die Oberfläche keine
Verstärkungsfasern
und ist dann glatter als zum Beispiel bei Herstellung der Konstruktion
durch Bearbeitung. Die Oberflächenglätte ist
wichtig, denn eine raue Oberfläche wirkt
sich auf die Strömung
in Maschinenquerrichtung stärker,
weitreichender aus als eine glatte Oberfläche. Eine glatte Oberfläche bleibt
auch sauberer, denn an einer rauen Oberfläche bleibt zum Beispiel Stoff
leichter haften als an einer glatten Oberfläche. Beim Verschmutzen der
Oberfläche
nimmt deren Rauheit typischerweise zu. Eine raue, also ungleichmäßige Oberfläche wiederum
bewirkt Seitenströmungen
und hat Auswirkungen auf das Geschwindigkeitsprofil des Stoffs.
Auch die Verschleißfestigkeit nimmt
zu wenn die Fasern durch Bindemittel abgedeckt, also geschützt sind.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
wird der Rumpf durch Strangziehen, d. h. Pultrusion hergestellt.
Beim Strangziehen wird während
der Fertigung ein Trennmittel eingesetzt, wobei man eine noch glattere
und verschleißfestere
Oberfläche
der herzustellenden Kon struktion erzielt. Außerdem lassen sich, wird der
Rumpf durch Pultrusion gefertigt, die in dem verstärkten Kunststoff
enthaltenen Fasern in der gewünschten
Weise ausrichten, wodurch eine starrere Konstruktion als bei zufallsorientierten
Fasern erreicht wird. Auch können
bei der Pultrusion längere Fasern
als beim Strangpressen eingesetzt werden. Mit längeren Fasern erreicht man
eine bessere Maßhaltigkeit
als mit kurzen Fasern.
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Bei
einer dritten Ausführungsform
wird durch Strangformen in den Rumpf der Randbegrenzung eine zum
Leiten von Wasser dienende Ausformung eingearbeitet. Wasser wird
der Randbegrenzung sowohl als Dichtungs- wie auch als Schmierwasser
zugeführt.
Mit dem Dichtungswasser wird die Randbegrenzung gegen das Sieb abgedichtet,
so dass Stoff nicht in nennenswertem Maße zwischen Randbegrenzung
und Sieb entweichen kann. Das Schmierwasser wiederum schmiert die
Oberfläche
der Randbegrenzung. Eine Schmierwirkung wird sowohl an der Stofffläche als
auch an der Siebfläche
der Randbegrenzung bewirkt. Die Stofffläche der Randbegrenzung steht
mit dem Stoff in Berührung;
die Siebfläche der
Randbegrenzung steht entsprechend mit dem Sieb in Berührung. Außerdem dient
das Wasser zwischen der Randbegrenzung und dem Sieb als Dichtungswasser.
Die Ausformung befindet sich an der Oberfläche der Randbegrenzung und
kann also auf einfache Weise durch Strangformen hergestellt werden.
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Wird
die Ausformung durch Strangformen bzw. Strangpressen hergestellt,
so kann die Fertigung der Konstruktion in ihrer Gesamtheit auf wirtschaftlich
vorteilhafte Weise erfolgen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen,
in denen einige Ausführungsformen
der Erfindung dargestellt sind, im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Randbegrenzung
in einer Siebpartie in schematischer Darstellung;
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2a einen
Teil einer erfindungsgemäßen Randbegrenzung
in Maschinenrichtung von der Bahnseite der Randbegrenzung aus betrachtet
in schematischer Darstellung;
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2b die
in 2a gezeigte erfindungsgemäße Randbegrenzung im Schnitt
A-A in schematischer Darstellung;
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3a einen
in Maschinenrichtung (MD) geführten
schematischen Schnitt einer anderen erfindungsgemäßen Randbegrenzung;
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3b die
in 3a gezeigte erfindungsgemäße Randbegrenzung im Schnitt
C-C in schematischer Darstellung;
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4 eine
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Randbegrenzung
in einer Materialbahn-Herstellungsmaschine.
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In 1 ist
in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Randbegrenzung 16 in
der Siebpartie 10 einer Materialbahn-Herstellungsmaschine gezeigt.
Zu der Siebpartie 10 und damit zu der Materialbahn-Herstellungsmaschine
gehören
der Stoffauflauf 12, das Sieb 14 und die Randbegrenzung 16.
Mit dem Stoffauflauf 12 wird Stoff 20 auf das
Sieb 14, das einen in Maschinenrichtung verlaufenden Rand
hat, gespritzt. Dem Stoff 20, der zu einer Bahn 40 ausgebreitet
ist, wird mit den Entwässerungselementen 24 Wasser
entzogen. Die Maschinenrichtung der Materialbahn-Herstellungsmaschine
ist durch den Pfeil 34 angegeben. Das Sieb 14 ist
mit den Walzen 28 zu einer Siebschlaufe abgestützt. Die
Randbegrenzung 16 verläuft
am Rand des Siebes 14 und dient dazu, ein Ablaufen des
auf das Sieb 14 aufgetragenen Stoffs 20 vom Sieb
zu verhindern. Beide Seiten des Siebes sind mit je einer Randbegrenzung
versehen. Ihren Ausgang nimmt die Randbegrenzung 16 vom Stoffauflauf 12 und
erstreckt sich in Maschinenrichtung über einen beträchtlichen
Teil der Siebpartie 10. Die Randbegrenzung 16 hat
einen in Maschinenrichtung der Materialbahn-Herstellungsmaschine
verlaufenden Rumpf 17. Dieser Rumpf 17 setzt sich
aus Kunststoff 13 und aus Verstärkungsfasern 15 zusammen,
das heißt,
er besteht aus verstärktem
Kunststoff 11. Die Verstärkungs fasern sind in 1 an
einer Schnittstelle des Randbegrenzungsrumpfes sichtbar. Die Oberfläche der
Randbegrenzung 16 besteht aus Kunststoff 13. Durch
Einsatz von verstärktem
Kunststoff ist es möglich,
eine leichte, leicht zu handhabende Randbegrenzung herzustellen.
Das Gewicht der Randbegrenzung pro Meter beträgt unter 3 kg, bevorzugt unter
2 kg.
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Der
Rumpf 17 der in 1 gezeigten Randbegrenzung 16 ist
durch Pultrusion hergestellt. Dank des bei der Pultrusion einzusetzenden
Trennmittels lassen sich mit dem Pultrusionsverfahren sehr glatte, ebene
Flächen
herstellen. Wird die Randbegrenzung nach dem Pultrusionsverfahren
hergestellt, so hat sie an ihrer Oberfläche keine Verstärkungsfasern.
Außerdem
orientieren sich bei der Pultrusion die Verstärkungsfasern des den Rumpf
bildenden verstärkten
Kunststoffs im Wesentlichen in Richtung der Materialbahn-Herstellungsmaschine.
Dadurch wird die Steifigkeit der Randbegrenzung maximiert bei gleichzeitiger
Verbesserung der Geradheit der Randbegrenzung in Maschinenrichtung.
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Für die Randbegrenzung
wird Bindemittel, das heißt
Kunststoff verarbeitet, der praktisch kein Wasser aufnimmt. Gemeint
ist damit hier zum Beispiel Bindemittel, das höchstens 0,1 Gew.-%, bevorzugt
höchstens
0,05 Gew.-% Wasser aufnimmt. Die Wasseraufnahme des Bindemittels
ist dann so gering, dass von einem wasseraufnahmefreien Material gesprochen
werden kann.
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Nimmt
das Bindemittel des für
den Rumpf verarbeiteten verstärkten
Kunststoffs kein Wasser auf, hat die Randbegrenzung eine gute Maßhaltigkeit unter
Feuchte. Bevorzugt ist das Bindemittel in seiner Oberflächenenergie
so beschaffen, dass es hydrophob ist. Dabei setzt sich dann weniger
Stoff an der Randbegrenzung an als bei einer hydrophilen Randbegrenzung.
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Der
Rumpf der Randbegrenzung, der aus Kunststoff und Verstärkungsfasern
enthaltendem verstärkten
Kunststoff besteht, hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten
von unter 10·10–6 17°C, bevorzugt
von unter 5·10–6 17°C. Bei gewissen
Faserorientierungen kann die Ausdehnung sogar negativ sein; statt
Ausdehnung erfolgt dann ein geringfügiges Schrumpfen. Bei nichtlinearer
Wärmeausdehnung
ist unter Wärmeausdehnungskoeffizient
hier der durchschnittliche Wärmeausdehnungskoeffizient
im Bereich 0–70°C zu verstehen.
Ist der Wärmeausdehnungskoeffizient
gering, so bewirkt die Wärmeausdehnung
keine Verbiegungen der Randbegrenzung zwischen den Befestigungspunkten.
Auch die Befestigung der Randbegrenzung am Stoffauflauf bleibt bei einer
Randbegrenzung, deren verstärkter
Kunststoff einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat,
während
des Betriebs unverändert.
Bleibt die Befestigung unverändert,
so entsteht zwischen Stoffauflauf und Randbegrenzung in Querrichtung
keine Stufe. Insgesamt treten in der Siebpartie weniger nachteilige
Seitenströmungen als
bei Einsatz der herkömmlichen
Randbegrenzungen auf.
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2a zeigt
schematisch einen in Maschinenrichtung (MD) geführten Schnitt eines Systems 32 mit
einer erfindungsgemäßen Randbegrenzung 16 von
der bahnseitigen 40 Fläche 42 der
Randbegrenzung 16 aus betrachtet. Beim Schnitt an dieser Stelle
ist lediglich das Sieb 14 in wirklich geschnittener Form
gezeigt. 2b zeigt das System 32 aus 2a als
schematischen Schnitt A-A in Maschinenquerrichtung (CD). Der Schnitt
A-A ist vom Stoffauflauf aus betrachtet dargestellt. In 2b ist
die Faserstoffbahn 40 zu sehen. Der untere Teil 44 der Bahn 40 ist
dichter schraffiert als der obere Teil 46 der Bahn, denn
beim Filtrationsvorgang auf dem Langsieb wird zuerst die unterste
Faserschicht auf dem Sieb 14 fixiert. Der in 2a gezeigte
Schnitt ist in der in 2b angedeuteten Ebene B-B geführt, und die
Maschinenrichtung der Materialbahn-Herstellungsmaschine ist durch
den Pfeil 34 angegeben. Das erfindungsgemäße System
kann auch in Verbindung mit einem Doppelsiebformer eingesetzt werden.
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Das
zu dem in 2a und 2b gezeigten System
gehörende
Sieb hat in Maschinenrichtung den Rand 30. Das System 32 umfasst
eine am Rand 30 des Siebes 14 angeordnete Randbegrenzung 16, und
diese Randbegrenzung 16 hat eine durch Pultrusion hergestellte,
in Maschinenrichtung verlaufende Ausformung 38. Auf diese
Weise kann die zum Leiten von Wasser erforderliche Ausformung 38 auf
einfache Weise hergestellt werden. Diese durch Pultrusion hergestellte
Ausformung erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der
Randbegrenzung und ermöglicht
ein ununterbrochenes Zuführen von
Wasser an das Sieb und/oder die Bahn. Natürlich kann die Ausformung an
ihrem Ende verschlossen sein, erstreckt sich aber auch dann im Wesentlichen über die
gesamte Ausdehnung der Randbegrenzung. Die Ausformung 38 befindet
sich an der dem Sieb 14 zugewandten Fläche 36 der Randbegrenzung 16. Auf
der entgegengesetzten Seite des Siebes 14 ist eine Wasservorrichtung 18 angeordnet,
mit der Wasser 22 durch das Sieb 14 hindurch an
die Randbegrenzung 16 geleitet wird.
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3a zeigt
in Form eines in Maschinenrichtung geführten schematischen Schnittes
ein System 32 mit einer erfindungsgemäßen Randbegrenzung 16.
Der Schnitt ist von der Bahnseite 40 der Randbegrenzung 16 aus
betrachtet und so geführt,
dass der in Maschinenrichtung verlaufende Kanal 62 und
die Zwischenkanäle 64 geschnitten
werden. Über
den in Maschinenrichtung verlaufenden Kanal 62 und die Zwischenkanäle 64 wird
Wasser in die Ausformung 38 geleitet. In 3b ist
das System von 3a im in Maschinenquerrichtung
geführten
schematischen Schnitt C-C gezeigt. Der in 3a gezeigte
Schnitt ist in der in 3b angedeuteten Ebene D-D geführt.
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Die
in 3a und 3b gezeigte
Siebpartie 10 hat ein Sieb 14. Auf das Sieb 14 ist
Stoff aufgetragen, aus dem sich die Bahn 40 gebildet hat.
Die Ausformung 38 befindet sich an der bahnseitigen 40 Fläche 42 der
Randbegrenzung 16 und ermöglicht es, über die gesamte Länge der
Randbegrenzung 16 zwischen 66 die Bahn 40 und
die Randbegrenzung 16 Schmierwasser 22' zu leiten.
Auch die siebseitige 14 Fläche 36 der
Randbegrenzung 16 hat eine Ausformung 38, die
es ermöglicht, über die
gesamte Strecke der Randbegrenzung Dichtungswasser 22'' zwischen 68 das Sieb 14 und
die Randbegrenzung 16 zu leiten.
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Die
in 3a und 3b gezeigte
Randbegrenzung hat ein zum Leiten von Wasser 22 dienendes
Kanalsystem 60. Dieses Kanalsystem 60 befindet
sich im Inneren der Randbegrenzung 16, und die Wände 61 des
Kanalsystems 60 bestehen aus Kunststoff. Das Kanalsystem 60 besteht
aus einem in Maschinenrichtung verlaufenden Kanal 62 und
den Zwischenkanälen 64. Über das
Kanalsystem 60 in seiner Gesamtheit wird Wasser in die
Ausformung 38 geleitet. In 3b ist
schematisch dargestellt, wie sich der verstärkte Kunststoff 11 aus
Kunststoff 13 als Bindemittel und aus Verstärkungsfasern 15 zusammensetzt.
Die Zwischenkanäle 64 sind
an einer Stelle eingearbeitet, an der sich keine Verstärkungsfasern 15 befinden.
Dabei bestehen die Wände
der Zwischenkanäle 64 also
aus Kunststoff 13.
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4 zeigt
eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Randbegrenzung 16 in
der Siebpartie 10 einer Materialbahn-Herstellungsmaschine.
Die Randbegrenzung 16 hat einen in Maschinenrichtung verlaufenden,
durch Pultrusion hergestellten Kanal 62 zum Leiten von
Wasser in Maschinenrichtung. Weiter hat die Randbegrenzung 16 eine
Ausformung 38 zum Leiten von Wasser in Längsrichtung
der Randbegrenzung 16. Das Wasser wird als Schmier- und
Dichtungswasser in Längsrichtung
der Randbegrenzung geleitet. Zwischen dem in Maschinenrichtung verlaufenden
Kanal 62 und der in Maschinenrichtung verlaufenden Ausformung 38 sind
die Zwischenkanäle 64 angeordnet. Über diese
Zwischenkanäle
wird Wasser aus dem in Maschinenrichtung verlaufenden Kanal in die
in Maschinenrichtung verlaufende Ausformung geleitet.
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Der
in Maschinenrichtung verlaufende Kanal und die in Maschinenrichtung
verlaufende Ausformung haben über
ihre gesamte Länge
gleichbleibenden Querschnitt. Die Abmessungen der Zwischenkanäle wiederum
können
variieren, denn sie werden in das Profil nachträglich zum Beispiel durch Bohren eingearbeitet.
Zum Ausgleich der Strömung
auf einen Sollwert können
die Zwischenkanäle
an dem einen Ende der Randbegrenzung größer, d. h. weiter gestaltet
werden, denn der Durchfluss in dem in Maschinenrichtung verlaufenden
Kanal nimmt mit wachsendem Abstand vom Stoffauflauf ab.
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In
der in 4 gezeigten Siebpartie 10 ist die Randbegrenzung 16 über Befestigungselemente 72 an
der Rahmenkonstruktion 70 der Siebpartie 10 befestigt.
Das einzelne Befestigungselement 72 besteht aus einem an
der Rahmenkonstruktion 70 befestigten Befestigungsteil 74 und
einem an der Randbegrenzung 16 befestigten Befestigungsteil 76.
Das mit der Begrenzungsvorrichtung 16 verbundene Befestigungsteil 76 hat
Stellmittel 78 zum genauen Einstellen der Randbegrenzung 16 auf
die gewünschte
Position. Da die Randbegrenzung aus verstärktem Kunststoff besteht, kommt
es zu keiner nennenswerten Verbiegung der Randbegrenzung zwischen
den Befestigungselementen. An der Rahmenkonstruktion 70 sind
auch Aufbewahrungselemente 80 angeordnet, die seitlich
herausgeschwenkt werden wenn die Randbegrenzung zum Beispiel für die Dauer
des Siebwechsels aus ihrer Position entfernt werden muss. Während der
Dauer des Siebwechsels wird die Randbegrenzung auf den herausgeschwenkten
Elementen 80 gelagert.