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Die Erfindung geht aus von einem Pressmantel, insbesondere für eine Pressvorrichtung zur Behandlung einer Faserstoffbahn, z.B. zu deren Glättung oder Entwässerung, im Einzelnen gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Die Erfindung betrifft auch eine Presswalze, eine Schuhpresse und die Verwendung eines Pressmantels in einer solchen, im Einzelnen gemäß den nebengeordneten Ansprüchen.
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Pressenvorrichtungen wie Schuhpressen sind seit langem Bestandteil moderner Papiermaschinen. Sie umfassen im Wesentlichen einen stationär angeordneten Schuh (auch Pressschuh genannt), welcher sich in einer Maschinenquerrichtung erstreckt und einen um den stationären Schuh umlaufenden Pressmantel. Letzter ist verformbar und nimmt im Betrieb im Wesentlichen eine rohrförmige Form an. Der Schuh ist so geformt, dass er mit einer Gegenwalze einen Pressnip (Pressspalt) bildet. Der Pressnip ist durch die Anlagefläche der Gegenwalze im Schuh definiert. Der Schuh ist beweglich ausgeführt und kann an die Gegenwalze bewegt werden.
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An den Pressmantel werden enorme Anforderungen in Bezug auf seine Stabilität gestellt, nämlich hinsichtlich Oberflächenhärte, Beständigkeit gegen Druck, Temperatur und Hydrolyse. Der Pressmantel ist zudem während des Betriebs starken Biegewechselbelastungen ausgesetzt. Beim Einlaufen am Schuhrand - in Drehrichtung des Pressmantels gesehen vor dem Pressnip - erfolgt zunächst eine Biegung unter einem verhältnismäßig kleinen Radius. Diese geht sofort in eine gegenläufige Biegung beim Durchlaufen des Pressnips über. Beim Auslaufen am anderen Schuhrand, also - in Drehrichtung des Pressmantels gesehen nach dem Pressnip - erfolgt wieder eine gegenläufige Biegung. Diese Verformung des Pressmantels beim Ein- und Auslaufen wird auch als Wechselnip bezeichnet. Es ist leicht ersichtlich, dass die Neigung des Pressmantels, besonders an dieser Stelle zu brechen, durch die hohe mechanische Beanspruchung sehr groß ist. Entsprechend sind aus dem Stand der Technik viele Maßnahmen bekannt, die die Stabilität des Pressmantels erhöhen sollen.
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Der Pressmantel muss somit ausreichend flexibel sein, damit er sich um den Schuh führen lässt, er muss ausreichend steif sein, damit er sich im Nip unter der Presslast nicht zu stark verformt oder komprimiert, und er muss ausreichend verschleißfest sein. Pressmäntel bestehen deshalb aus einer ein- oder mehrlagigen Polymerschicht, bevorzugt aus Polyurethan, in die Verstärkungsfäden in Form von Gelegen oder Geweben eingebettet sein können.
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Die vorliegende Erfindung betrifft derartige eingangs genannte, gattungsgemäße Gegenstände.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Pressmäntel neigen im bestimmungsgemäßem Betrieb zu einem vorzeitigen Ausfall infolge einer - oft nur lokalen - Überbelastung im Nip. Eine solche entsteht, wenn bei einem sogenannten Batzendurchgang ein Fremdkörper durch den Nip geht. Eine solche Überbelastung führt oftmals dazu, dass die Verstärkungsfäden bzw. die Polymerschicht, in welches sie eingebettet sind, reißen. Ein Pressmantel, der von innen ölgeschmiert ist, kann undicht werden, sodass das Öl mit der herzustellenden Faserstoffbahn in Kontakt kommt. Der Pressmantel muss infolge dessen gewechselt werden. Dies führt in der Praxis zu ungeplanten Stillständen der Pressvorrichtung und damit zu erhöhten, kostspieligen Ausfallzeiten.
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Es ist entsprechend Aufgabe der Erfindung, einen Pressmantel anzugeben, welcher die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll eine auch nur lokale Beschädigung des Pressmantels infolge einer Überbelastung im bestimmungemäßen Betrieb verhindert werden. Der Pressmantel soll daher solche kurzzeitigen Überbelastungen standhalten und damit seine Lebensdauer vergrößert sowie die Stillstandszeiten einer mit einem solchen Pressmantel ausgestatteten Pressvorrichtung reduziert werden.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Besonders bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
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Die Erfinder haben erkannt, dass der Pressmantel lokale Überbelastungen besser als die aus dem Stand der Technik bekannten Pressmäntel kompensieren kann, wenn die Verstärkungsfäden besonders ausgebildet sind. Gemäß der Erfindung werden Verstärkungsfäden als Flachfäden verwendet. Das bedeutet, dass Verstärkungsfäden benutzt werden, die aus einer einzigen Faser oder aus einem Faserbündel mehrerer Fasern hergestellt wurden und eine flache Außenkontur aufweisen (im einem Querschnitt senkrecht durch deren Längserstreckung gesehen. Untersuchungen haben gezeigt, dass der Einsatz erfindungsgemäßer Verstärkungsfäden, eingebettet in eine Polymerschicht, auch zu einer geringen Ablösung des Materials des Polymers von den Verstärkungsfäden führt. Anders ausgedrückt, haben die erfindungsgemäßen Verstärkungsfäden eine geringere Neigung, sich bei einem Batzendurchgang weniger stark von der sie einbettenden Polymerschicht abzulösen. Hierdurch wird die Lebensdauer eines solchen Pressmantels erhöht. Gleichzeitig wird die Häufigkeit der Stillstand einer mit dem Pressmantel ausgerüsteten Pressvorrichtung reduziert.
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Die Definition, dass zumindest die Längsfäden als erfindungsgemäße Verstärkungsfäden hergestellt sind, bedeutet dass nur die Längsfäden so ausgeführt sind oder zusätzlich die Längsfäden und mindestens ein weiterer Umfangsfaden so hergestellt sind. Wenn bevorzugt z.B. ein Gelege aus Umfangs- und Längsfäden vorliegt, dann heißt dies, dass mindestens die Längsfäden erfindungsgemäß ausgeführt sind. Anders ausgedrückt, kann dann der wenigstens eine Umfangsfaden herkömmlich gezwirnt, also die Faserbündel eines als Umfangsfanden ausgeführten Verstärkungsfadens untereinander verdrillt, also frei von einer Verflechtung untereinander sein. Grundsätzlich wäre es jedoch denkbar, auch die Umfangsfäden, wie die Längsfäden herzustellen, nämlich dass deren Fasern oder Faserbündel untereinander verflochten sind.
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Unter einem Pressmantel im Sinne der Erfindung ist ein Band, Schlauch oder ein Mantel zu verstehen, das/der wie dargestellt, zusammen mit einer Faserstoffbahn durch den Pressnip einer Schuhpresse geführt wird. Zur Entwässerung der Faserstoffbahn kann im bestimmungsgemäßen Betrieb die radial äußerste Oberfläche (Polymerschicht) des Pressmantels mit einem Pressfilz in Kontakt kommen, von dem die zu entwässernde Faserstoffbahn direkt getragen wird. Je nach Ausführungsform der Presseinrichtung kann z.B. zur Glättung dieser der Pressmantel im bestimmungsgemäßen Betrieb auch direkt mit der Faserstoffbahn in Kontakt kommen. Der Pressmantel ist dabei als ein in Umfangsrichtung um dessen Längsachse endloser, geschlossener Mantel (Schlauch) ausgeführt. An seinen axialen Enden ist er - in Breitenrichtung gesehen (entlang der Längsachse) - offen. Damit kann der Pressmantel an diesen axialen Enden von zwei seitlichen Spannscheiben gehalten werden, um die Schuhpresswalze zu bilden. Anstatt der Führung durch die beiden seitlichen Spannscheiben kann der Pressmantel, wie es bei offenen Schuhpressen der Fall ist, über den Pressschuh und mehrere Leitwalzen geführt werden. Unabhängig davon, ob der Pressmantel von den Spannscheiben oder den Leitwalzen geführt ist, gelangt der Pressschuh (bzw. die Leitwalzen) mit einem Teil der radial innersten Oberfläche des Pressmantels (zeitweise) in Kontakt. Die radial äußerste Oberfläche eines solchen Pressmantels, also z.B. die radial äußerste Polymerschicht desselben kann mit Rillen und/oder Blindbohrungen versehen sein.
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Mit Längsrichtung ist jene Richtung gemeint, die parallel zur Längsachse des Pressmantels verläuft. Die Längsachse entspricht zugleich der Symmetrie- oder Drehachse des fertigen Pressmantels bzw. der Presswalze. Die Umfangsrichtung des Pressmantels verläuft um dessen radiale Begrenzung gesehen um die Längsachse herum. Der Begriff parallel schießt auch jene Winkelabweichungen zweier in unterschiedlichen Ebenen liegender Verstärkungsfäden von +/- 5° zueinander ein.
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Der Pressmantel bzw. die wenigstens eine Polymerschicht kann teilweise oder vollständig aus einem Polymer hergestellt sein. Als Polymer kann dabei ein gießbares, aushärtbares, bevorzugt elastomeres Polymer wie Polyurethan eingesetzt werden. Das Polymer kann folglich als Gießelastomer eingestellt sein.
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Mit Polymerschicht ist eine Schicht gemeint, die ein solches gießbares, aushärtbares, bevorzugt elastomeres Polymer umfasst oder vollständig daraus hergestellt ist.
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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 Pressmantel.
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Bei Vorsehen mehrerer Polymerschichten können diese in Radialrichtung gesehen - zumindest abschnittsweise über die Breite des Pressmantels - übereinander angeordnet sein. Zumindest abschnittsweise über der Breite des Pressmantels bedeutet, dass der Pressmantel z.B. an dessen axialen Enden entlang der Längsachse des Pressmantels nur einschichtig ist, wohingegen er zwischen den axialen Enden zwei- oder mehrschichtig ausgebildet ist. Die Polymerschichten können sich jedoch auch über die gesamte Breite des Pressmantels erstrecken. Auch kann die Dicke des Pressmantels - und somit die Dicke der einzelnen Polymerschichten - in einem Schnitt durch dessen Längsachse abschnittsweise entlang der Längsachse variieren. So kann z. B. die radial äußerste Polymerschicht im Bereich der Breitenränder des Pressmantels geringer sein als in der Mitte des Pressmantels. Anders ausgedrückt kann im Bereich der Breitenränder die radial äußerste Polymerschicht weniger dick sein als eine radial innere oder radial innerste Polymerschicht. Bevorzugt ist/sind genau eine, zwei oder drei Polymerschichten vorgesehen. Diese können hinsichtlich ihres Polymers identisch ausgeführt sein oder hinsichtlich ihrer Härte oder Stöchiometrie des Präpolymers variieren. Eine Gesamtdicke des fertigen Pressmantels in einem Schnitt durch die Längsachse desselben in Radialrichtung gemessen kann 5 bis 10 mm, bevorzugt 5 bis 7, besonders bevorzugt 5 bis 6 mm betragen. Gemäß der Erfindung kann bei Vorsehen einer einzigen Schicht der Pressmantel aus nur einem Guss, d.h. monolithisch hergestellt sein, sodass die einzige Schicht die eben genannte Dicke aufweist.
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Ein fertiger Pressmantel im Sinne der Erfindung ist ein solcher, dessen wenigstens eine Polymerschicht ausgehärtet und eventuell abschließend bearbeitet, also für den eingangs genannten Zweck in z.B. einer Schuhpresse einsatzbereit ist. Analog ist mit fertiger Polymerschicht eine Schicht gemeint, die ausgehärtet ist.
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Unter einem Verstärkungsfaden im Sinne der Erfindung wird ein biegeschlaffes, textiles Liniengebilde verstanden, das eine dominierende Erstreckung und eine Gleichmäßigkeit in seiner in Längsrichtung aufweist. Der Verstärkungsfaden ist aus einer Mehrzahl, also mindestens zwei Fasern oder mindestens zwei Faserbündeln durch Verflechten dieser untereinander hergestellt. Ist von Faser die Rede, dann ist eine einzige, endlose Faser nach Art eines Monofilaments gemeint. Wird hingegen von einem Faserbündel im Sinne der Erfindung gesprochen, handelt es sich nicht um Monofilamente sondern um seinerseits einen Einzelfaden, wie ein Zwirn oder Garn, also ein Bündel an Endlosfasern oder Monofilamenten. Die Faserbündel selbst können durchaus aus untereinander verdrillten Fasern hergestellt sein.
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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. Eine solche Verstärkungsstruktur kann textile Liniengebilde - z. B. Garne oder Zwirne - und/oder textile Flächengebilde - wie z. B. Gewebe, Gewirke, Gestricke, Geflechte oder Gelege - umfassen und aus einem entsprechenden Ausgangsmaterial, z.B. durch Wickeln herstellbar sein. Anders ausgedrückt, ist ein einzelner erfindungsgemäßer Verstärkungsfäden für sich betrachtet ein textiles Liniengebilde. Mehrere solcher Verstärkungsfäden können so, z.B. als Längs- und/oder Umfangsfäden ausgeführt sein, dass sie zusammen ein textiles Flächengebilde bilden. Der wenigstens eine Verstärkungsfaden, der in die wenigstens eine Polymerschicht eingebettet wird, stellt dann die Verstärkungsstruktur des Pressmantels bzw. dessen Polymerschicht dar.
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Unter Ausgangsmaterial wird jenes Material oder Halbzeug verstanden, mittels dem die Verstärkungsstruktur des erfindungsgemäßen fertigen Pressmantels hergestellt wird.
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Mit dem Begriff Flachfaden ist ein Faden gemeint, dessen Außenbegrenzung (Außenkontur) in einem Querschnitt senkrecht zu dessen Längserstreckung gesehen eine Annäherung an ein Rechteck, ein Oval, eine Ellipse oder ein flaches Polygon, wie ein Viereck, ein Parallelogramm oder Trapez darstellt. Die Außenbegrenzung in dem genannten Querschnitt kann auch aus Freiformkurven, wie Splines zusammengesetzt sein oder einer Funktion, wie Polynomfunktion folgen. Selbstverständlich sind auch runde Kurven, wie Halbkreise, Sicheln, Zykloiden, Epizykloide, z.B. Nephroide (knochenförmig) oder Kardioiden denkbar. Anders ausgedrückt, weist die Außenkontur in dem genannten Querschnitt gesehen eine größte Höhen- und eine größte Breitenerstreckung auf, wobei die Breitenerstreckung stets größer ist als die Höhenerstreckung. Die größte Breiten- und Höhenerstreckung der Außenkontur kann wie folgt ermittelt werden: In dem genannten Querschnitt wird zunächst um die Außenkontur des Flachfadens ein imaginäres Rechteck gelegt. Dabei wird das imaginäre Rechteck so bemessen, dass es die Außenkontur nach Art eines Umkreises umgibt: Das heißt, dass die Seiten des Rechtecks zugleich Tangenten an die Außenkontur ergeben bzw. die äußersten Eckpunkte der Außenkontur auf den Seiten des Rechtecks liegen. Die größte Breitenerstreckung der Außenkontur entspricht der Seitenlänge a und die größte Höhenerstreckung der Seitenlänge b des imaginären Rechtecks. Ist die Außenkontur zumindest eine symmetrische Figur, dann fallen die Symmetrieachsen der Außenkontur mit denen des imaginären Rechtecks zusammen. Ein Flachfaden gilt im Sinne der Erfindung dann als flach, wenn der Quotient aus der größten Breiten- zur größten Höhenerstreckung (deutlich) größer 1 ist. Deutlich größer 1 bedeutet größer als z.B. 1,1. Bevorzugt beträgt der Quotient 1,5 bis 3, ganz bevorzugt 2. Der Quotient entspricht dem Verhältnis des Seitenlängen a/b des imaginären Rechtecks. Man könnte alternativ auch sagen, dass der Flachfaden band- oder streifenförmig ausgebildet ist. Die Außenkontur ist dabei bevorzugt in Längsrichtung des Flachfadens gesehen gleich. Das bedeutet, dass der Flachfaden frei von Abschnitten - in Längsrichtung desselben gesehen - ist, bei denen sich die Querschnittsform z.B. sprunghaft ändert oder von Abschnitt zu Abschnitt gesehen gegeneinander verschränkt ist. Betrachtet man den Flachfaden aus unterschiedlichen Richtungen, die stets senkrecht zu dessen Längsrichtung stehen, dann weist er durchgehend die gleiche Außenkontur auf, zeigt also keine Einschnürungen über seine Länge.
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Bei einem Flachfaden handelt es sich weiterhin um ein textiles Liniengebilde. Der Begriff Flachfaden wird synonym zu Verstärkungsfaden gebraucht.
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Der Verstärkungsfaden, der Flachfaden bzw. die Verstärkungsstruktur kann aus einem Polymer hergestellt sein oder ein solches umfassen. Als Polymere bieten sich an Polyester, Polyethylennaphthalat oder Polyamide, wie Aramide.
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Im Sinne der Erfindung ist mit einer Pressvorrichtung beispielsweise eine Schuhpresse z.B. zur Entwässerung oder Behandlung, wie Glättung einer Faserstoffbahn gemeint. Die Schuhpresse umfasst eine Schuhpresswalze und eine Gegenwalze, die zusammen einen Pressnip ausbilden oder begrenzen. Die Schuhpresswalze umfasst ferner einen umlaufenden Pressmantel und ein stehendes Presselement, den sogenannten Pressschuh. Letzterer stützt sich auf einem tragenden, ebenfalls stehenden Joch ab - beispielsweise über hydraulische Presselemente - und wird an den umlaufenden Pressmantel angedrückt. Der Pressmantel umläuft relativ zu dem feststehenden Pressschuh und Joch und wird dadurch im Pressnip an die Gegenwalze gepresst. Pressschuh und Joch sind radial innerhalb des Pressmantels angeordnet. Unter dem Begriff stehend wird verstanden, dass das Presselement nicht relativ zu der Schuhpresswalze oder der Gegenwalze umläuft, sich jedoch translatorisch - auf die Gegenwalze zu und von ihr weg, bevorzugt in Radialrichtung dieser - und damit relativ zu der Gegenwalze bewegen kann. Zusätzlich zur Faserstoffbahn und dem Pressmantel können ein oder mehrere in Umfangsrichtung endlos umlaufende Pressfilze und/oder weitere endlos umlaufende Pressbänder durch den Pressnip der Schuhpresse geführt werden. Eine solche Schuhpresse kann selbstverständlich mehr als einen Pressnip umfassen.
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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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Werden bevorzugt mehrere Verstärkungsfäden als Längsfäden und zumindest ein Verstärkungsfaden als Umfangsfaden, welcher die Längsfäden in Umfangsrichtung umgibt, als Gelege in die Polymerschicht eingebettet, so werden die erfindungsgemäßen Vorteile besonders gut erfüllt. Denn ein Gelege ist im Stande besonders gut lokale Überbelastungen aufzunehmen.
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Die erfindungsgemäßen Vorteile werden besonders gut erreicht, wenn der Pressmantel aus bevorzugt mehreren in Radialrichtung übereinander angeordneten Polymerschichten aufgebaut wird. Sind zwei Polymerschichten vorgesehen, dann ist die radial innere jene mit der erfindungsgemäßen Verstärkungsstruktur. Das bedeutet, dass die Verstärkungsstruktur nur in der radial innersten Polymerschicht angeordnet ist. Sind drei oder mehr Polymerschichten vorgesehen, dann ist die Verstärkungsstruktur bevorzugt in der zweit untersten Polymerschicht angeordnet, also in der, die in radial oberhalb der radial innersten Polymerschicht liegt.
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Die Erfindung betrifft auch eine Presswalze, wie Schuhpresswalze, für eine Schuhpresse zur Entwässerung einer Faserstoffbahn, wobei die Presswalze wenigstens einen erfindungsgemäßen Pressmantel aufweist.
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Auch betrifft die Erfindung eine Schuhpresse zur Entwässerung einer Faserstoffbahn, bevorzugt einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Zellstoffbahn, umfassend eine Presswalze und eine Gegenwalze, die zusammen einen Nip ausbilden oder begrenzen, wobei die Presswalze einen umlaufenden Pressmantel umfasst, wobei der Pressmantel gemäß der Erfindung ausgebildet ist.
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Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Pressmantels für eine Presse, wie Schuhpresse zur Entwässerung einer Faserstoffbahn, bevorzugt einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Zellstoffbahn.
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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 teilgeschnittene, schematische Seitenansicht einer Schuhpresse mit einem Pressmantel gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
- 2a und 2b Ausführungsformen eines Pressmantels jeweils in einen Schnitt durch dessen Längsachse gesehen;
- 3 eine stark schematisierte Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung des Pressmantels in einer Seitenansicht;
- 4a und 4b eine stark vereinfachte, unmaßstäbliche Darstellung einerAußenkontur eines als Flachfaden ausgeführten erfindungsgemäßen Verstärkungsfadens.
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In der 1 ist in einer teilgeschnittenen, schematischen Seitenansicht eine Schuhpresse 10 dargestellt, welche vorliegend eine erfindungsgemäße Presswalze, wie Schuhpresswalze 12, und eine Gegenwalze 14 umfasst. Schuhpresswalze 12 und Gegenwalze 14 sind hinsichtlich ihrer Längsachsen parallel zueinander angeordnet. Sie bilden zusammen einen Nip 22 aus oder begrenzen einen solchen.
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Während die Gegenwalze 14 hier aus einer um ihre Längsachse rotierenden zylindrisch ausgestalteten Walze besteht, ist die Schuhpresswalze 12 aus einem Schuh 16, einem diesen tragenden stehenden Joch 18 und einem Pressmantel 20 zusammengesetzt. Schuh 16 und Joch 18 sind in Bezug auf die Gegenwalze 14 bzw. den Pressmantel 20 feststehend angeordnet. Das bedeutet, sie rotieren nicht. Dabei wird der Schuh 16 durch das Joch 18 abgestützt und über nicht dargestellte, hydraulische Presselemente an die radial innerste Oberfläche des relativ dazu umlaufenden Pressmantels 20 angepresst. Der Pressmantel 20, der Schuh 16 und Joch 18 in Umfangsrichtung umgibt, dreht sich dabei um seine Längsachse im entgegengesetzten Drehsinn zu der Gegenwalze 14. Aufgrund der konkaven Ausgestaltung des Schuhs 16 an seiner der Gegenwalze 14 zugewandten Seite ergibt sich ein vergleichsweise langer Nip 22.
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Die Schuhpresse 10 eignet sich insbesondere zur Entwässerung von Faserstoffbahnen 24. Bei dem Betrieb der Schuhpresse wird eine Faserstoffbahn 24 mit einem oder zwei Pressfilzen 26, 26' durch den Pressspalt 22 geführt. Im vorliegenden Fall sind es genau zwei Pressfilze 26, 26', die die Faserstoffbahn 24 sandwichartig zwischen sich aufnehmen. Beim Durchgang durch den Nip 22 wird im Nip 22 auf die Faserstoffbahn 24 durch die Pressfilze 26, 26' mittelbar ein Druck ausgeübt. Dies geschieht dadurch, dass die radial äußerste Oberfläche der Gegenwalze 14 einerseits und die radial äußerste Oberfläche des Pressmantels 20 unmittelbar mit den entsprechenden Pressfilzen 26, 26' in Kontakt kommen. Die aus der Faserstoffbahn 24 austretende Flüssigkeit wird von dem bzw. den Pressfilzen 26, 26' und etwaigen in der Pressmanteloberfläche vorgesehen Vertiefungen (nicht dargestellt) vorübergehend aufgenommen. Nach dem Verlassen des Nips 22 wird die von den Vertiefungen des Pressmantels 20 aufgenommene Flüssigkeit abgeschleudert, bevor der Pressmantel 20 erneut in den Presspalt 22 eintritt. Zudem kann das von dem Pressfilz 26, 26' aufgenommene Wasser nach dem Verlassen des Pressspalts 22 mit Saugelementen entfernt werden.
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Bei einer weiteren, in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann auf die Pressfilze 26, 26' verzichtet werden. In einem solchen Fall ist die Faserstoffbahn 24 einerseits mit dem Pressmantel 20 und andererseits mit der Gegenwalze 14, die gemeinsam einen Pressnip ausbilden, unmittelbar in Kontakt. Letztere kann dann als beheizter Trockenzylinder ausgeführt sein.
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Der in 1 dargestellte Pressmantel kann, wie in den nachfolgenden Figuren dargestellt, gemäß der Erfindung ausgeführt sein.
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In den 2a und 2b sind in einem nicht maßstäblichen, teilweise dargestellten Querschnitt durch die Längsachse 20' des fertigen Pressmantels 20 unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Der Abstand der Längsachse 20' zu der radial innersten Oberfläche der entsprechenden Polymerschicht des Pressmantels 20 ist ebenfalls nicht maßstäblich dargestellt.
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Die Darstellung der 2a zeigt einen Pressmantel 20 mit einer einzigen Polymerschicht 20.1. In diese ist eine Verstärkungsstruktur 20" eingebettet. Im vorliegenden Falle sind die Polymerschicht 20.1 aus einem Polyurethan hergestellt. Dieses ist erhältlich aus einem Präpolymer und einem Vernetzer.
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Gemäß der Darstellung der 2b, sind in ausgezogenen Linien genau zwei Polymerschichten vorgesehen, nämlich eine erste 20.1 und eine zweite 20.2. Im vorliegenden Fall ist die erste Polymerschicht 20.1 zugleich die radial äußerste Polymerschicht des Pressmantels 20. Die Anordnung bezieht sich - wie auch in der Darstellung der 2a - ausgehend von der Längsachse 20' des Pressmantels 20 in dessen Radialrichtung gesehen. Hingegen ist die zweite Polymerschicht 20.2 zugleich die radial innerste Polymerschicht des Pressmantels 20. Beide Polymerschichten 20.1, 20.2 grenzen in Radialrichtung gesehen unmittelbar aneinander an, d.h. es gibt keine Zwischenschicht zwischen diesen beiden. In gestrichelten Linien ist noch eine dritte Polymerschicht 20.3 angedeutet. Letztgenannte ist radial innerhalb der zweiten Polymerschicht 20.2 angeordnet. Vorliegend ist lediglich in der zweiten Polymerschicht 20.2 eine (einzige) Verstärkungsstruktur 20" vorgesehen. Selbstverständlich könnte dies auch anders sein, sodass alternativ oder zusätzlich eine solche Verstärkungsstruktur 20" auch in der ersten Polymerschicht 20.1 und/oder der dritten Polymerschicht 20.3 angeordnet sein könnte. Auch hier sind die erste und die zweite Polymerschicht 20.1, 20.2 jeweils aus einem Polyurethan hergestellt oder enthalten ein solches. Dies Gesagte gilt analog auch für die 2a.
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Die Verstärkungsstruktur 20" ist in den beiden Ausführungsformen der 2 jeweils vollständig in die entsprechende Polymerschicht 20.1 bzw. 20.2 eingebettet. Das bedeutet, dass sich die Verstärkungsstruktur 20" nicht über die Begrenzungen der Polymerschicht 20.1, 20.2 hinauserstreckt. Grundsätzlich wäre es denkbar, dass die Verstärkungsstruktur 20" über die Begrenzung zweier, unmittelbar aneinander angrenzender Polymerschichten 20.1, 20.2, 20.3 hinausginge. Anders ausgedrückt würde die Verstärkungsstruktur 20" zugleich in zwei benachbarten Polymerschichten 20.1, 20.2, 20.3 eingebettet sein.
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Die Verstärkungsstruktur 20" kann dabei aus einer Mehrzahl von als Längsfäden 21.1 ausgebildeten Verstärkungsfäden 21 bestehen. Diese verlaufen parallel zur Längsachse 20' des Pressmantels 20 und sind über dessen Umfang zueinander mit Abstand verteilt angeordnet. Dies ist am besten an der 3 zu erkennen.
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Zusätzlich kann auch einer oder mehrere, jeweils spiralig über den Umfang der entsprechenden Polymerschicht 20.1, 20.2 verlaufende, als Umfangsfäden 21.2 ausgeführte Verstärkungsfäden 21 vorgesehen sein, siehe wiederum die 2. Letztgenannte sind in den 2a und 2b mit unterbrochen gezeichneten Kreisen angedeutet. In der Darstellung der 2 bilden die Mehrzahl von Längsfäden 21.1 und der wenigstens eine Umfangsfaden 21.2 ein Gelege miteinander aus. Dabei sind die Umfangsfäden 21.2 derart angeordnet, dass sie die Längsfäden 21.1 umgeben, also weiter radial außen angeordnet sind als die Längsfäden 21.1. Längsfäden 21.1 und der wenigstens eine Umfangsfaden 21.2 überkreuzen sich in Radialrichtung gesehen infolge der spiralige Aufwicklung des wenigstens einen Umfangsfadens 21.2. In Radialrichtung gesehen (also in der Schnittdarstellung der Fog. 2a und b) berühren sie sich jedoch nicht an diesen Kreuzungspunkten sondern sind mit Abstand zueinander angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass eine bessere Kraftverteilung von an den Pressmantel 20 radial außen angreifenden lokalen Überbelastungen in Richtung nach radial innen über den wenigstens einen Umfangsfaden 21.2 auf die Längsfäden 21.1 übertragen wird.
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Wie in der 2 angedeutet, kann die radial äußerste Oberfläche des Pressmantels 20 bzw. die entsprechende Polymerschicht 20.1 Rillen oder Blindbohrungen aufweisen.
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Die 4a und 4b zeigen eine stark vereinfachte, unmaßstäbliche und stark vergrößerte Darstellung einer Außenkontur in einem Querschnitt senkrecht zur Längserstreckung des Verstärkungsfadens 21 gesehen .Der Verstärkungsfaden 21, ist als Flachfaden ausgeführt. Die Längsrichtung bzw. -erstreckung des Verstärkungsfadens 21 läuft senkrecht zur Zeichenebene, in diese hinein. Der Einfachheit halber ist die die Außenkontur begrenzende Fläche schraffiert, sodass hieraus nicht erkenntlich ist, ob der einzelne Verstärkungsfaden 21 aus einer einzigen Faser oder aus mehreren, zu einem Faserbündel zusammengesetzten Fasern hersgestellt ist. Beides ist denkbar.
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Die Darstelung der 4a zeigt eine Auswahl unterschiedlicher, möglicher Außenkonturen, die der als Flachfaden ausgeführte Verstärkungsfaden 21 in seinem Querschnitt annehmen kann. Von links nach rechts sind dies: ein Oval bzw. eine Ellipse, ein Rechteck, eine knochenförmige Form (Nephroide), einen Halbkreis bzw. ein Halb-Oval bzw. eine Halb-Ellipse, eine Kardioide sowie ein Paralleogram. Grundsätzlich können die Außenkonturen auch an die genannten Formen angelehnt sein.
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In 4b ist gezeigt, was unter der größten Breitenerstreckung und der größten Höhenerstreckung der Außenkontur des Flachfadens im Zuge der vorliegenden Erfindung verstanden wird. Dies wird beispielhaft an einer knochenförmigen Außenkontur des als Flachfaden ausgeführten Verstärkungsfadens 21 erklärt. Dabei wird um diese Kontur ein imaginäres Rechteck gelegt (gestrichelt gezeichnet). Dies erfolgt so, dass die Seiten des Rechtecks, also dessen Kanten die Außenkontur vollständig innerhalb seiner Begrenzung aufnehmen. Anders ausgedrückt liegen die Kanten des imaginären Rechtecks so, dass sie z.B. Tangenten an die Außenkontur bilden oder dass die äußersten Kanten der Außenkontur auf den Kanten des imaginären Rechtecks zum Liegen kommen. In jedem Fall entspricht dann die Seitenlänge a der größten Breitenerstreckung der und die Seitenlänge b der größten Höhenerstreckung der Außenkontur des Verstärkungsfadens 21.
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Der in den 4a und b dargestellt Verstärkungsfaden 21 kann als Längs- oder Umfangsfaden 21.1, 21.2 in der Verstärkungsstruktur 20" des Pressmantels 20, wie in den vorgehrgehenden Figuren ausgeführt, eingesetzt werden.
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3 zeigt in einer stark schematisierten Seitenansicht eine Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Pressmantels 20. Die Vorrichtung weist vorliegend genau einen zylindrischen Wickeldorn 4 auf. Auf dem Umfang ist eine Mehrzahl von als Längsfäden 21.1 ausgebildeten Verstärkungsfäden 21 mit Abstand zueinander versehen. Auf die radial äußerste Mantelfläche des Wickeldorns 4 wird ein Polymer aufgebracht, um eine Polymerschicht 20.1, 20.2, 20.3- wie in den vorhergehenden Figuren beschrieben - aufzubringen. Zusätzlich wird z.B. ein Umfangsfaden 21.2 spiralig in das Polymer der Polymerschicht 20.1, 20.2, 20.3 eingebracht. Der Umfangsfaden 21.2 bildet nach Einbettung in das Polymer zusammen mit den Längsfäden 21.1 die Verstärkungsstruktur 20" des erfindungsgemäßen fertigen Pressmantels 20.
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Der Wickeldorn 4 ist um seine Längsachse 20', die der Längsachse des herzustellenden Pressmantels entspricht, rotierbar gelagert. Längsachse 20' verläuft hier senkrecht in die Zeichenebene hinein. Über eine Leitung 5 wird durch eine Gießdüse 6 das Gießmaterial, wie gießfähiges, aushärtbares elastomeres Polymer, z.B. Polyurethan, von oben auf die radial äußerste Mantelfläche des Wickeldorns 4 bzw. auf die Längsfäden 21.1 gegeben. Ein solches Gießmaterial kann z.B. hinsichtlich seiner Topfzeit und Viskosität derart gewählt werden, dass es beim Gießen nicht vom Wickeldorn 4 heruntertropft. Währenddessen wird der Wickeldorn 4 in Pfeilrichtung um dessen Längsachse gedreht. Gleichzeitig mit dieser Drehung wird die Gießdüse 6 über eine geeignete, in 3 nicht weiter dargestellte Führung parallel zur Längsachse 20' entlang dieser relativ an dem Wickeldorn 4 entlanggeführt. Gleichzeitig mit dem Aufgießen des Gießmaterials wird der wenigstens eine Umfangsfaden 21.2 abgerollt und auf den sich drehenden Wickeldorn 4 zu Wendeln spiralig gewickelt. Dabei kann das Gießmaterial durch die Längsfäden 21.1 hindurch bis auf den Wickeldorn 4 gelangen. Das Polymer bildet in diesem Beispiel nach dem Schritt des Aushärtens eine radial innerste und bevorzugt elastomere Polymerschicht, die z.B. der Polymerschicht 20.1 des Pressmantels aus 2a entspricht, wovon in 3 nur ein Teil gezeigt ist.
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Das aus der Gießdüse 6 austretende Gießmaterial ist ein Gemisch aus einem Präpolymer und einem Vernetzer. Ersteres wird aus einem nicht gezeigten Präpolymer-Behälter bereitgestellt, in dem es gespeichert oder angerührt wird. Das Präpolymer kann ein erfindungsgemäßes Isocyanat und ein Polyol umfassen. In dem Präpolymer-Behälter kann es zum Beispiel in Form eines Präpolymers aus den eben genannten Stoffen vorliegen. Der Vernetzer kann in einem Vernetzer-Behälter bereitgestellt werden. Präpolymer-Behälter und Vernetzer-Behälter sind der Vorrichtung zur Herstellung eines Pressmantels 20 zugeordnet. Sie sind über ebenfalls nicht dargestellte Leitungen strömungsleitend mit einer der Gießdüse 6 in Strömungsrichtung vorgeschalteten Mischkammer (nicht dargestellt) verbunden. Das Präpolymer-Vernetzer-Gemisch wird also stromauf und außerhalb der Gießdüse 6 hergestellt, also in der Mischkammer gemischt. Unabhängig von der Herstellung des Gemisches wird dieses dann auf die Oberfläche des Wickeldorns 4 zum Bilden der zumindest einen Polymerschicht des Pressmantels 20 aufgebracht.
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Mittels eines solchen kontinuierlichen Gießvorgangs, der auch als Rotationsguss bekannt ist, wird also nach und nach über die Breite des Wickeldorns 4 ein endloser, um dessen Längsachse 20' in sich geschlossener zylinderrohrförmiger Pressmantel 20 hergestellt, dessen Innenumfang im Wesentlichen dem Außenumfang des Wickeldorns 4 entspricht.
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Grundsätzlich wäre es denkbar die Verstärkungsfäden 21 auf mehr als den einen in 3 gezeigten Wickeldorn 4 zu wickeln. Beispielsweise könnten zwei Wickeldorne vorgesehen sein, die parallel hinsichtlich ihrer Längsachsen mit Abstand zueinander angeordnet sein könnten. Alternativ wäre es auch denkbar, das Polymer auch auf die radial innere Mantelfläche des Wickeldorns 4, z.B. nach Art des Schleuderns, aufzubringen. Unabhängig von der angesprochenen Ausführungsform wird der fertige Pressmantel 20 schließlich von dem wenigstens einen Wickeldorn 4 abgenommen.
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Wie in der 3 dargestellt, ist der Pressmantel 20 gemäß der Erfindung ausgeführt.
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Obwohl dies nicht in den Figuren dargestellt ist, könnte die Verstärkungsstruktur 20" der wenigstens einen Polymerschicht 20.1, 20.2 auch aus mehreren, in Radialrichtung übereinander gelegten, je in Längsachsenrichtung und in Umfangsrichtung des Pressmantels 20 verlaufenden Gelegen von Längs- und Umfangsfäden 21.1, 21.2 aufgebaut sein.
