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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mantel, dessen Verwendung für eine Breitstreckwalze, sowie eine solche Breitstreckwalze.
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Breitstreckwalzen werden in Maschinen zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserstoffbahn eingesetzt. Im bestimmungsgemäßen Gebrauch derartiger Maschinen kommen Breitstreckwalzen z.B. zur Papierherstellung einerseits mit der fertigen Papierbahn wenigstens mittelbar in Kontakt, beispielsweise in Streichaggregaten, in denen die Papierbahn gestrichen wird oder im Bereich der Aufwicklung, in der die fertige Papierbahn zu Tambouren gewickelt wird. Andererseits können Breitstreckwalzen auch im Bereich der Formierpartie wenigstens mittelbar in Kontakt mit Bespannungen der Maschine, wie Formiersieben kommen. In jedem Fall sind derartige Breitstreckwalzen im Betrieb der Maschine durch den Kontakt einer hohen Reibung und daher Abrasion unterworfen. In der Formierpartie kommt zu der hohen Reibung noch die feuchte Umgebung bedingt durch die Fasersuspension hinzu.
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Eine gattungsgemäße Breitstreckwalze weist eine Mehrzahl von auf einem Walzenkern aufeinanderfolgend angeordneten und auf dieser Achse drehbar gelagerten zylindrischen Aussenbuchsen (auch Segmente genannt) auf. Die Aussenbuchsen sind dabei untereinander berührungsfrei im Abstand - bevorzugt im gleichen Abstand - zueinander angeordnet. Sie sind unabhängig voneinander auf dem Walzenkern gelagert. Der Walzenkern weist eine Walzenachse auf. Sie entspricht dessen Längsachse. Über die äußeren Zylindermantelflächen der einzelnen Aussenbuchsen ist ein einziger, zusammenhängender Mantel gezogen. Es ist der Mantel, der wie oben beschrieben bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Breitstreckwalze mit einer Papierbahn in Kontakt kommt. Dazu umschlingt die Papierbahn bzw. die Bespannung die Breitstreckwalze wenigstens teilweise in Umfangsrichtung dieser gesehen. Ferner sind Breitstreckwalzen bekannt, welche bananenförmig, d.h. mit senkrecht zur Längsachse der Walze gebogenem Walzenkern ausgebildet sind. Der Mantel folgt dann im Wesentlichen der Außen Kontur des Walzenkerns, verläuft also ebenfalls gebogen.
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Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Breitstreckwalzen ist insbesondere, dass sie durch langen Gebrauch verschmutzen. Diese Ablagerungen beeinträchtigen die Wirkung der mit einem solchen Mantel ausgestatteten Breitstreckwalze. Mechanische Reinigungsvorrichtungen liefern als Abhilfe nur unzureichende Ergebnisse zur Konditionierung derartiger Mäntel, da beispielsweise durch Schaber und Bürsten die Mäntel nicht zufriedenstellend gereinigt werden können, während die Behandlung der Walze mit Waschlösungen zum Eintrag von unerwünschten Stoffen in die Faserstoffbahn und zum Rewetting derselben führen können.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Mantel für eine Breitstreckwalze und eben ein solche anzugeben, der/die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet.
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Die Erfinder haben erkannt, dass durch den Einsatz eines Additivs, das bevorzugt eine Fluor-Gruppe aufweist, die Reinigungswirkung über die Lebensdauer des Mantels verbessert werden kann. Das dem Polymer beigemischte Additiv senkt die Oberflächenenergie des Mantels, wodurch Wasser und Schmutz nicht an der Oberfläche des Mantels haften bleiben. Und dies auch, wenn die radial äußerste Polymerschicht infolge der Berührung der Faserstoffbahn im bestimmungsgemäßen Betrieb abgetragen wird. Denn dadurch, dass das Additiv sich über die gesamte (Dicke der) Polymerschicht erstreckt, steht auch dem Teil der Polymerschicht, der durch den Abtrag freigelegt wird, wieder die neue wasser- und schmutzabweisende Wirkung zu.
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Das Additiv kann als Polyol eines Perfluoropolyether, Polytetrafluorethylen, Polyethylen, Perfluorpolyether oder Mischungen daraus vorliegen. Es verbindet sich mit dem Polymer der Polymerschicht zu einer homogenen Mischung. Anders ausgedrückt, verändert es die Eigenschaften der Polymerschicht an sich.
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Mit Breitstreckwalze im Sinne der Erfindung ist die eingangs genannte, gattungsgemäße Breitstreckwalze gemeint.
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Unter einer Faserstoffbahn im Sinne der Erfindung ist ein Gelege bzw. Gewirre von Fasern, wie Holzfasern, Kunststofffasern, Glasfasern, Kohlenstofffasern, Zusatzstoffen, Additiven oder dergleichen zu verstehen. So kann die Faserstoffbahn beispielsweise als Papier-, Karton- oder Tissuebahn ausgebildet sein. Sie kann im Wesentlichen Holzfasern umfassen, wobei geringe Mengen anderer Fasern oder auch Zusatzstoffe und Additive vorhanden sein können. Dies bleibt je nach Einsatzfall dem Fachmann überlassen.
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Unter einem Mantel im Sinne der Erfindung ist ein in Umfangsrichtung um dessen Längsachse in sich - nach Art einer Schlaufe - geschlossenes Band gemeint. An seinen axialen Enden ist der Mantel - in Breitenrichtung entlang der Längsachse gesehen - offen. Damit kann der Mantel über eines seiner axialen Enden über einen Walzenkern (bzw. dessen Segmente) der Breitstreckwalze gezogen werden. In einem solchen Fall liegt dann die Innenfläche (radial innerste Außenfläche) des Mantels auf der (radial äußersten) Außenfläche der Segmente wenigstens mittelbar auf. Wenigstens mittelbar beinhaltet die Alternativen mittelbar (durch weitere Mittel) und unmittelbar (direkt).
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Der Mantel kann teilweise oder vollständig aus einem Polymer hergestellt sein. Als Polymer kann dabei ein gießbares, aushärtbares, bevorzugt elastomeres Polymer, auch Gießelastomer genannt, wie Polyurethan eingesetzt werden.
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Mit Polymerschicht ist eine Schicht gemeint, die ein solches gießbares, aushärtbares, bevorzugt elastomeres Polymer umfasst oder vollständig daraus hergestellt ist. Bevorzugt kann die Polymerschicht eine einteilig durch Urformen hergestellte, ausgehärtete Schicht sein. Anders ausgedrückt ist diese monolithisch urgeformt, also durch z.B. Gießen hergestellt. Der Begriff einteilig schließt auch Fälle ein, in denen die eine Schicht wiederum beim Gießen des Polymers aus mehreren Lagen gleichen Materials hergestellt wurde. Dies jedoch nur insoweit wie diese Lagen nach dem Aushärten im Wesentlichen nicht mehr sichtbar sind, sondern sich eine einzige, bevorzugt einheitliche Schicht ergibt. Selbiges gilt entsprechend für den fertigen Mantel.
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Bei Vorsehen mehrerer Polymerschichten können diese in Radialrichtung gesehen übereinander angeordnet sein. Bevorzugt sind genau eine, zwei oder drei Polymerschichten als Funktionsschichten vorgesehen. Diese können hinsichtlich ihres Polymers identisch ausgeführt sein. Bei Vorsehen von mehreren Polymerschichten kann die radial innere (bzw. innerste) Polymerschicht - in Radialrichtung um die Längsachse des Mantels gemessen - etwa eine Dicke von etwa 5 mm aufweisen. Die radial äußere (bzw. äußerste) Polymerschicht kann eine entsprechende Dicke von etwa 10 bis 20 mm aufweisen. Mit dem Begriff etwa ist eine Abweichung von bis zu +/- 20 % des genannten Werts gemeint.
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Unter dem Begriff Liniengebilde wird ein linienförmiges Gebilde wie z. B. Faden oder Zwirn verstanden. Mit Faden ist ein linienförmiges, langes und dünnes Gebilde aus einer oder mehreren Fasern gemeint. Unter Zwirn wird ein linienförmiges Gebilde verstanden, das aus mehreren zusammengedrehten Fäden hergestellt ist. Das Liniengebilde kann aus mehreren, umeinander verdrillten Fasern nach Art eines Seils hergestellt sein. Die genannten Definitionen werden dabei unabhängig von dem verwendeten Material und der Dicke verwendet. Damit ist gemeint, dass z.B. ein vergleichsweise dicker metallischer Faden eben als Faden und nicht wie fachüblich als Draht bezeichnet wird.
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Als Flächengebilde im Sinne der vorliegenden Erfindung gelten flächenförmige - bevorzugt textile - Gebilde wie z. B. Gewebe, Gewirke, Gestricke oder Geflechte - wie nachfolgend noch ausgeführt wird nicht jedoch Gelege - die aus linienförmigen Gebilden hergestellt sind. Das Flächengebilde kann ein Band sein. Auch hier werden die genannten Definitionen unabhängig von dem verwendeten Material und der Dicke verwendet.
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Unter Ausgangsmaterial wird jenes Material oder Halbzeug verstanden, mittels dem die Verstärkungsstruktur des erfindungsgemäßen fertigen Mantels hergestellt wird. Im Falle von - insbesondere textilen - Flächengebilden kann das Ausgangsmaterial, also Rohmaterial, ein Band, insbesondere endloses Band sein, dessen Breite bedeutend geringer ist als die Breite des Mantels. Bevorzugt ist die Länge so bemessen, dass die (einzige) Verstärkungsstruktur über die gesamte Breite des Mantels kontinuierlich also in einem Zug - ohne Unterbrechung - hergestellt werden kann. Das Ausgangsmaterial kann z.B. in Form von - bevorzugt bandförmiger - Rollenware vorliegen, und der Länge nach von einer Rolle abgespult werden.
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Ein fertiger Mantel im Sinne der Erfindung ist ein solcher, dessen wenigstens eine Polymerschicht ausgehärtet und abschließend bearbeitet, also für den eingangs genannten Zweck z.B. zum Aufziehen auf die Breitstreckwalze oder für die Papierproduktion einsatzbereit ist. Analog ist mit fertiger Polymerschicht eine Schicht gemeint, die ausgehärtet ist.
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Mit dem Begriff Verstärkungsstruktur im Sinne der Erfindung ist eine Verstärkung der wenigstens einen, das Polymer enthaltenden oder aus diesem bestehenden Schicht - also der Polymerschicht - gemeint. Dabei kann die Verstärkungsstruktur vollständig in die Polymerschicht eingebettet sein, sodass die Verstärkungsstruktur nicht über die Begrenzung der Polymerschicht hinausgeht. Anders ausgedrückt übernimmt die Polymerschicht die Rolle einer Matrix, welche die Verstärkungsstruktur umgibt und infolge von Adhäsions- oder Kohäsionskräften an die Matrix bindet.
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Mit dem Begriff einzige Verstärkungsstruktur ist gemeint, dass das Linien- und/oder Flächengebilde die einzige Verstärkung - der zumindest einen Polymerschicht, aller Polymerschichten und bevorzugt des gesamten, fertigen Mantels selbst - ist. Das bedeutet, dass genau eine Verstärkungsstruktur aus Liniengebilde, Flächengebilde oder einer Kombination dieser beiden vorgesehen ist und sonst keine weitere Verstärkungsstruktur im Sinne der Erfindung. Anders ausgedrückt ist die zumindest eine Polymerschicht, alle Polymerschichten und bevorzugt der gesamte Mantel frei von weiteren (zusätzlichen) Verstärkungsstrukturen, wie Liniengebilden und/oder Flächengebilden und bevorzugt frei von Gelegen.
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Unter Gelege wird dabei ein Flächengebilde verstanden, das aus einer oder mehreren Lagen von parallel verlaufenden Fäden besteht, die an ihren Kreuzungspunkten nicht stoff-, reib- oder formschlüssig fixiert sind. Ein solches Gelege ist nach dem Legen selbst nicht tragfähig, d.h. dass es bei Verlagerung die ihm verliehene Form verliert. Damit es seine Form beibehält, müssen die aufeinander gelegten Fäden zwangsweise gehalten werden, z.B. in einer Polymerschicht eingebettet.
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Als Gewebe oder Gewebeband wird ein aus Kett- und Schussfäden gewebtes textiles Flächengebilde verstanden. Kett- und Schussfäden überkreuzen sich dabei. Das Gewebe kann dabei ein einziges oder mehrere unterschiedliche, bevorzugt mehrere in ihren mechanischen Eigenschaften unterschiedliche Fadensysteme umfassen. Aber es ist auch denkbar, dass solche Gewebe eingesetzt werden, bei denen die Fäden von Kette und Schuss aus dem gleichen Material hergestellt sind.
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Im Wesentlichen in Längs- oder in Breitenrichtung soll so verstanden werden, dass auch beidseits Abweichungen gegenüber der entsprechenden Richtung um 45° möglich sind.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch eine eingangs genannte Maschine bzw. deren Bauteile wie eine Wicklungsvorrichtung, eine Formierpartie oder ein Streichaggregat, in der das erfindungsgemäße Bauteil, also der Mantel und/oder die Breitstreckwalze verbaut ist/sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ohne Einschränkung der Allgemeinheit näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine stark schematisierte teilgeschnittene Ansicht auf eine erfindungsgemäße Breitstreckwalze;
- 2 eine schematische teilweise und vergrößerte Teildarstellung eines Ausführungsbeispiels für ein Ausgangsmaterial der Verstärkungsstruktur eines erfindungsgemäßen Mantels in einen Querschnitt durch dessen Längsachse gesehen.
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In 1 ist in einer stark schematisierten, teilgeschnittenen Ansicht eine erfindungsgemäße Breitstreckwalze 7 gezeigt. Diese Darstellung ist unmaßstäblich. Die Breitstreckwalze 7 weist einen gekrümmten Walzenkern 7.2 auf. Die Krümmung ist übertrieben dargestellt. Vorliegend folgt der Walzenkern 7.2 der Krümmung seiner Walzenachse 7.1. Letztere ist konzentrisch zu dem Walzenkern 7.2 und in der gewählten Ansicht um eine Lotrechte zur Zeichenebene gekrümmt. Die Breitstreckwalze 7 kann derart ausgeführt sein, dass sie krümmbar ist, also im bestimmungsgemäßem Gebrauch zwischen eine gekrümmte und eine ungekrümmte Stellung verbracht werden kann.
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Auf dem Walzenkern 7.2 ist eine Mehrzahl von zylindrischen Aussenbuchsen 7.3 angeordnet. Die Aussenbuchsen 7.3 sind dabei vorzugsweise untereinander berührungsfrei im Abstand zueinander angeordnet. Sie können bevorzugt gleichmäßig über den Walzenkern 7.2 verteilt angeordnet sein. Der Begriff gleichmäßig verteilt angeordnet bezieht sich auf den kleinsten Abstand der Symmetriepunkte (Schnittpunkt der jeweiligen Symmetrieachse mit der Walzenachse 7.1) der jeweils untereinander direkt benachbarten Aussenbuchsen 7.3. In der gezeigten gekrümmten Stellung der Breitstreckwalze 7 schneiden die Symmetrieachsen der Aussenbuchsen 7.3 in der Verlängerung in einem gemeinsamen Schnittpunkt. Dieser Schnittpunkt entspricht im Wesentlichen dem Mittelpunkt eines Vollkreises, der mit der gekrümmten Walzenachse 7.1 zusammenfällt oder beschrieben wird.
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Die Aussenbuchsen 7.3 sind unabhängig voneinander auf dem Walzenkern 7.2 drehbar um deren Längsachse, die abschnittsweise (z.B. tangential) mit der Walzenachse 7.1 zusammenfallen kann, gelagert. Drehbar gelagert bedeutet, dass eine Drehbewegung der Aussenbuchsen 7.3 relativ zum Walzenkern 7.2, besonders im bestimmungsgemäßem Gebrauch der Breitstreckwalze 7, möglich ist. Bevorzugt sind die Aussenbuchsen 7.3 nicht in Axialrichtung, also in Richtung der Walzenachse 7.1 verschiebbar ausgebildet, zumindest nicht im bestimmungsgemäßem Gebrauch der Breitstreckwalze 7.
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In der vorliegenden Ansicht sind beispielhaft fünf Aussenbuchsen 7.3 dargestellt. Eine davon abweichende Anzahl wäre natürlich denkbar.
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An den axialen Enden des Walzenkerns 7.2 kann eine Lagerung vorgesehen sein, um die im Betreib der Breitstreckwalze 7 auf diese einwirkenden Kräfte aufzunehmen. Diese Lagerung kann eine Fest- bzw. Drehlagerung sein. Die Breitstreckwalze 7 und insbesondere der Walzenkern 7.2 kann drehangetrieben sein, also bezogen auf ein stationäres Teil wie die Stuhlung einer Maschine, in der sie eingebaut ist, umlaufen oder aber starr, d.h. bezogen auf dieses stationäres Teil nicht umlaufend ausgebildet sein.
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Über die radial äußeren Zylindermantelflächen der einzelnen Aussenbuchsen 7.3 ist ein einziger, zusammenhängender Mantel 1 gezogen. Er erstreckt sich zumindest von einem axialen Ende der ersten Aussenbuchse 7.3 (oder über dieses hinaus) bis zu einem axialen Ende der letzten, dieser gegenüberliegenden Aussenbuchse 7.3 und darüber hinaus.
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Ein solcher Mantel 1 wird in der 2 beispielhaft gezeigt. Die Figur zeigt in einem nicht maßstäblichen, teilweise dargestellten Querschnitt durch die Längsachse 1.1 des fertigen Mantels 1 eine mögliche Ausführungsform der Erfindung. Aus einem Vergleich der 1 mit den verbleibenden 2 ersieht man, dass die Längsachse des fertig hergestellten Mantels 1 zunächst nicht der dargestellten, gebogenen Walzenachse 7.1 der Breitstreckwalze 7 entspricht. Da der Mantel 1 jedoch elastisch ist, folgt er nach dem Aufziehen auf den Walzenkern 7.2 der Krümmung der Walzenachse 7.1 der Breitstreckwalze 7.
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Der Mantel 1 umfasst z.B. eine einzige Polymerschicht 2. In dieser ist eine Verstärkungsstruktur 3 eingebettet. Im vorliegenden Fall ist die Verstärkungsstruktur als Liniengebilde, wie ein metallischer Zwirn oder nach Art eines Seils ausgeführt. Die gewickelten Wendeln des Liniengebildes sind hier vereinfacht als schraffierte Kreise angedeutet. Einander benachbarte Wendeln sind über die gesamte Länge des Mantels 1 zueinander gleich beabstandet, nämlich um die Steigung S.
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In den gestrichelten Linien ist noch eine zweite Polymerschicht 2.1 angedeutet, die in Radialrichtung des Mantels 1 bezogen auf dessen Längsachse 1.1 gesehen, radial oberhalb der ersten Polymerschicht 2 angeordnet ist. Somit würde die radial innere Polymerschicht 2 die Verstärkungsstruktur 3 aufweisen, wobei die radial äußere Polymerschicht 2.1 frei von einer solchen wäre.
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Bei der Verstärkungsstruktur 3 kann es sich grundsätzlich um das dargestellte Liniengebilde und/oder um ein nicht dargestelltes Flächengebilde als handeln. Unabhängig von der dargestellten Ausführungsform ist mit der genannten und/oder-Verknüpfung gemeint, dass in derselben Polymerschicht sowohl ein Linien- als auch ein Flächengebilde vorhanden sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann bei Vorsehen eines mehrschichtigen Mantels aus mehreren in Radialrichtung gesehen übereinanderliegenden Polymerschichten eine der Schichten ausschließlich ein Liniengebilde, und die andere der Schichten ausschließlich ein Flächengebilde umfassen. Es können auch Schichten vorgesehen sein, die frei von einer solchen Verstärkungsstruktur 3 sind. Kombinationen hiervon sind denkbar.
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Unabhängig von der Ausführungsform weist die zumindest eine Polymerschicht 2, 2.1 ein Additiv auf, das Fluor-Gruppen enthält, wie ein Perfluoropolyether, Polytetrafluorethylen, Polyethylen, Perfluorpolyether oder Mischungen daraus. Das Additiv verändert die Struktur der Polymerschicht 2, 2.1 und macht diese durchgehend wasser- und schmutzabweisender. Dadurch können die eingangs beschriebenen Vorteile besonders gut umgesetzt werden.
