DE9301620U1 - Device for producing plastic spirals with improved resistance to hydrolysis - Google Patents

Device for producing plastic spirals with improved resistance to hydrolysis

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Description

Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffspiralen mit verbesserter Hydrolysebeständiqkeit Device for producing plastic spirals with improved hydrolysis resistance

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffspiralen mit verbesserter Hydrolysebeständigkeit. Die Herstellung der Sprialen erfolgt durch Aufwickeln eines Kunststoff-Monofilaments auf einen Dorn. Die Abmessungen und die Querschnittsform des Dorns bestimmen die Abmessungen und die Form der hergestellen Kunststoffspirale. Durch Erwärmung werden die Kunststoffspiralen fixiert, was als Thermofixierung bezeichnet wird.The invention relates to a device for producing plastic spirals with improved hydrolysis resistance. The spirals are produced by winding a plastic monofilament onto a mandrel. The dimensions and the cross-sectional shape of the mandrel determine the dimensions and shape of the plastic spiral produced. The plastic spirals are fixed by heating, which is referred to as thermosetting.

Derartige Kunststoffspiralen werden zur Herstellung von Spiralgliederbändern verwendet, die bei der Papierherstellung eingesetzt werden. Die Sprialgliederbänder bestehen aus Einzelspiralen, die im allgemeinen abwechselnd entgegengesetzen Windungssinn haben. Benachbarte Spiralen sind jeweils reißverschlußartig in Eingriff gebracht und durch den dabei gebildeten Kanal wird ein Steckdraht eingeschoben.Such plastic spirals are used to manufacture spiral link belts, which are used in paper production. The spiral link belts consist of individual spirals, which generally alternate and wind in opposite directions. Neighbouring spirals are each engaged like a zipper and a pin wire is inserted through the channel created.

Aus der DE-A-2 9 38 221 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffspiralen bekannt, bei dem die Spiralen durch eine Heizeinrichtung auf dem Dorn thermofixiert werden. 0 Werden aus solchen Kunststoffspiralen hergestellte Spiral-From DE-A-2 9 38 221 a device for producing plastic spirals is known in which the spirals are heat-fixed on the mandrel by a heating device. 0 If spirals made from such plastic spirals are

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gliederbänder in der Trockenpartie einer Papiermaschine eingesetzt, so sind die Sprialgliederbänder infolge der hohen Temperaturen einer starken Hydrolyse unterworfen. Die Laufzeit der Spiralgliederbänder wird in erster Linie durch deren Hydrolysebeständigkeit begrenzt.If link belts are used in the drying section of a paper machine, the spiral link belts are subject to severe hydrolysis due to the high temperatures. The service life of the spiral link belts is primarily limited by their hydrolysis resistance.

Aus der DE-A-35 11 166 ist es bekannt, zur Herstellung von Spiralen mit besonders breiten Köpfen der Windungsbögen das Monofilament unmittelbar vor dem Auflaufen auf den Dorn zusätzlich zu erhitzen. Auf dem Dorn werden die Spiralen dann in der üblichen Weise thermofixiert.From DE-A-35 11 166 it is known to additionally heat the monofilament immediately before it runs onto the mandrel in order to produce spirals with particularly wide winding arch heads. The spirals are then heat-set on the mandrel in the usual way.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kunststoffspiralen zu schaffen, die zu Spiralgliederbändern mit längeren Laufzeiten verarbeitet werden können.The invention is based on the object of creating plastic spirals that can be processed into spiral link belts with longer running times.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Kunststoff-Monofilament bereits vor dem Aufwickeln so stark erhitzt wird, daß die zu bildende Spirale bereits beim Aufwickeln auf den Dorn fixiert wird und auf dem Dorn nicht mehr erhitzt zu werden braucht.According to the invention, this object is achieved in that the plastic monofilament is heated to such an extent before winding that the spiral to be formed is already fixed on the mandrel during winding and no longer needs to be heated on the mandrel.

Die Erwärmung des Kunststoffmonofils vor dem Aufwickeln auf den Dorn muß so durchgeführt werden, daß sich das Kunststoffmonofil zwischen Heizeinrichtung und Dorn nicht abkühlen kann. Es ist außerdem Sorge dafür zu tragen, daß der Dorn dem heißen Kunststoff-Filament möglichst keine Wärme entzieht.The heating of the plastic monofilament before winding onto the mandrel must be carried out in such a way that the plastic monofilament cannot cool down between the heating device and the mandrel. Care must also be taken to ensure that the mandrel does not remove any heat from the hot plastic filament.

0 Beim Aufwickeln des Monofilaments auf den Dorn wird das Kunststoffmaterial auf der Innenseite gestaucht und auf der Außenseite gedehnt. Diese Stauchung und Dehnung ist bei einem Dorn mit ovalem Querschnitt an der Stelle, an der der Krümmungsradius des Dornes am kleinsten ist, besonders 5 ausgeprägt. Die Stauchung und Dehnung des Kunststoffmaterials führt bei einem kalten Kunststoff-Monofilament zu einer Beschädigung des Kunststoffmaterials, die dann eine0 When the monofilament is wound onto the mandrel, the plastic material is compressed on the inside and stretched on the outside. This compression and stretching is particularly pronounced on a mandrel with an oval cross-section at the point where the radius of curvature of the mandrel is smallest. The compression and stretching of the plastic material leads to damage to the plastic material in a cold plastic monofilament, which then causes

verringerte Hydrolysebeständigkeit zur Folge hat, die wiederum die verkürzte Laufzeit der Spiralgliederbänder auf der Papiermaschine bedingt. Kunststoffspiralen, die in kaltem Zustand auf den Dorn gewickelt werden, haben eine Hydrolysebeständigkeit, die etwa 25 - 3 0 % geringer ist als die des Ausgangsmaterials, d.h. des nicht sprialisierten Monofilaments. Nach der Erfindung hergestellte Spiralen haben dagegen eine nur um ca. 10 % verringerte Hydrolysebeständigkeit .reduced hydrolysis resistance, which in turn results in a shortened service life of the spiral link belts on the paper machine. Plastic spirals that are wound onto the mandrel in a cold state have a hydrolysis resistance that is about 25 - 30% lower than that of the starting material, i.e. the non-spiralized monofilament. Spirals produced according to the invention, on the other hand, have a hydrolysis resistance that is only about 10% lower.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Dorn feststehend und wird das Kunststoff-Monofilament von einem sich um den Dorn drehenden Monofilament-Vorrat abgezogen und zu dem Dorn geführt. Das Monofilament wird dabei durch eine unmittelbar unterhalb des Dornes angeordnete Heizkammer geführt, in der das Monofilament über mehrere Rollen läuft, um die Verweilzeit in der Heizkammer zu verlängern.In the device according to the invention, the mandrel is fixed and the plastic monofilament is drawn from a monofilament supply rotating around the mandrel and guided to the mandrel. The monofilament is guided through a heating chamber arranged directly below the mandrel, in which the monofilament runs over several rollers in order to extend the residence time in the heating chamber.

Vorzugsweise sind die Wände der Heizkammer feststehend, während die Rollen um den Dorn kreisen, so daß in der Heizkammer eine Luftströmung entsteht.Preferably, the walls of the heating chamber are stationary, while the rollers rotate around the mandrel so that an air flow is created in the heating chamber.

Dadurch, daß das Monofilament auf einer gewundenen Bahn in der Heizkammer geführt wird und eine hohe, turbulente Luftströmung herrscht, ist das Monofilament beim Verlassen der Heizkammer einerseits genügend angewärmt, um daraus eine ausfixierte Spirale bilden zu können, und besteht andererseits nicht die Gefahr, daß das Kunststoffmaterial thermisch geschädigt wird. Durch die Anordnung der Heizkammer in 0 unmittelbar räumlicher Nähe zu dem Dorn wird auch dieser soweit vorgewärmt, daß er dem Kunststoff-Monofilament keine Wärme mehr entzieht.Because the monofilament is guided along a winding path in the heating chamber and there is a high, turbulent air flow, the monofilament is warmed up enough when it leaves the heating chamber to form a fixed spiral, and there is no danger of the plastic material being thermally damaged. By arranging the heating chamber in close proximity to the mandrel, the mandrel is also preheated to such an extent that it no longer draws heat from the plastic monofilament.

Aufuhrungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand 5 der Zeichnung erläutert. Es zeigen:Examples of implementation of the invention are explained below with reference to the drawing. They show:

Fig. 1 in Seitenansicht die Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffspiralen;Fig. 1 shows a side view of the device for producing plastic spirals;

Fig. 2 eine Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffspiralen nach dem Stand der Technik;Fig. 2 shows a device for producing plastic spirals according to the prior art;

Fig. 3 die Vorrichtung von Fig. 1 in Draufsicht;Fig. 3 shows the device of Fig. 1 in plan view;

Fig. 4 die Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffspiralen in perspektivischer Ansicht und auseinFig. 4 the device for producing plastic spirals in perspective view and disassembled

andergezogen;pulled together;

Fig. 5 die Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffspiralen mit geöffneter Ummantelung in Draufsicht undFig. 5 the device for producing plastic spirals with opened casing in plan view and

Fig. 6 die Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffspiralen in Seitenansicht mit geschlossener Ummantelung.Fig. 6 the device for producing plastic spirals in side view with closed casing.

Fig. 2 zeigt das Prinzip der Herstellung einer Kunststoffspirale 1 aus einem Monofilament 2. Um einen feststehenden, vertikalen Dorn 3 dreht sich eine horizontale Scheibe 4, wobei der Dorn 3 eine sich konisch erweiternde Basis 5 mit einem Gesamt-Konuswinkel von etwa 60° aufweist. Am äußeren Rand der Scheibe 4 befindet sich eine Öse 6, durch die von unten das Monofilament 2 zugeführt wird und von der das Monofilament 2 durch die Rotation der Scheibe 4 um den Dorn gewickelt wird. Das Monofilament 2 läuft von der Öse 6 zu der Basis 5 und wird durch die konische Form der Basis 5 nach oben geschoben, wobei es die bereits gebildete Spirale 1 nach oben drückt. Um eine Torsion im Material des Monofilaments 2 zu vermeiden, dreht sich die nicht gezeigte Vorratsspule für das Monofilament 2 mit der Scheibe 4.Fig. 2 shows the principle of manufacturing a plastic spiral 1 from a monofilament 2. A horizontal disk 4 rotates around a fixed, vertical mandrel 3, the mandrel 3 having a conically widening base 5 with a total cone angle of about 60°. On the outer edge of the disk 4 there is an eyelet 6 through which the monofilament 2 is fed from below and from which the monofilament 2 is wound around the mandrel by the rotation of the disk 4. The monofilament 2 runs from the eyelet 6 to the base 5 and is pushed upwards by the conical shape of the base 5, pushing the already formed spiral 1 upwards. In order to avoid torsion in the material of the monofilament 2, the supply spool for the monofilament 2 (not shown) rotates with the disk 4.

Dieses Prinzip der Herstellung einer torsionsfreien Spirale ist aus dem Stand der Technik bekannt und gilt auch für die vorliegende Erfindung.This principle of producing a torsion-free spiral is known from the prior art and also applies to the present invention.

Bei dem in den Fig. 1 und 3 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zwischen der Scheibe 4 und der Basis 5 des Dorns 3 eine Heizeinrichtung 10 angeordnet. Auf einer mittigen Säule 11 sind vier Umlenkrollen 12, 13, 14 und 15 mit horizontaler, jeweils um 90° versetzter Achse angeordnet. Ausgehend von der Öse 6 wird das Monofilament 2 über eine Führungsrolle 16 zu der ersten Umlenkrolle 12 geleitet, die das Monofilament um 180° nach unten zu der zweiten Umlenkrolle 13 umlenkt, die das Monofilament 2 um 180° nach oben zur dritten Umlenkrolle 14 umlenkt, die wiederum das Monofilament 2 um 180° nach unten zu der vierten Umlenkrolle 15 umlenkt, die schließlich das Monofilament 2 nach oben zu einem Führungsauge 17 umlenkt, von dem das Monofilament 2 zur Basis 5 des Dornes 3 läuft. Durch die viermalige Umlenkung beschreibt das Monofilament 2 auf relativ kleinem Raum einen großen Weg. Die Säule 11 ist fest auf der Scheibe 4 montiert und dreht sich mit dieser. Die Scheibe 4 und die Säule 11 mit den vier Umlenkrollen 12 bis 15 sind von einer 0 Ummantelung 18 eingeschlossen, die aus zwei aufklappbaren Halbschalen 19, 2 0 besteht. Die Ummantelung 18 ist stationär angeordnet, dreht sich also nicht mit der Scheibe 4. In den Halbschalen 19, 20 sind jeweils Heizstrahler 21 angeordnet. Die Ummantelung erstreckt sich nach oben etwas über die Basis 5 des Dorns 3 hinaus und trägt eine Abdeckung, in der eine Öffnung 22 für den Dorn 3 ausgespart ist (Fig. 5 und 6).In the embodiment of the invention shown in Figs. 1 and 3 to 6, a heating device 10 is arranged between the disk 4 and the base 5 of the mandrel 3. Four deflection rollers 12, 13, 14 and 15 with horizontal axes, each offset by 90°, are arranged on a central column 11. Starting from the eyelet 6, the monofilament 2 is guided via a guide roller 16 to the first deflection roller 12, which deflects the monofilament 180° downwards to the second deflection roller 13, which deflects the monofilament 2 180° upwards to the third deflection roller 14, which in turn deflects the monofilament 2 180° downwards to the fourth deflection roller 15, which finally deflects the monofilament 2 upwards to a guide eye 17, from which the monofilament 2 runs to the base 5 of the mandrel 3. Due to the four deflections, the monofilament 2 describes a long path in a relatively small space. The column 11 is firmly mounted on the disk 4 and rotates with it. The disk 4 and the column 11 with the four pulleys 12 to 15 are enclosed by a casing 18 which consists of two hinged half-shells 19, 20. The casing 18 is arranged stationary, i.e. it does not rotate with the disk 4. Radiant heaters 21 are arranged in each of the half-shells 19, 20. The casing extends upwards slightly beyond the base 5 of the mandrel 3 and has a cover in which an opening 22 for the mandrel 3 is cut out (Fig. 5 and 6).

Durch die Heizstrahler 21 wird der gesamte durch die 0 Umlenkrollen 12 bis 15 mehrfach umgelenkte Lauf des Monofilaments 2 erwärmt. Die Weglänge des Monofilaments 2 in der Heizeinrichtung 10 ist etwa das Vierfache der vertikalen Erstreckung der Heizeinrichtung 10. Auch bei hoher Geschwindigkeit steht dadurch ausreichend Zeit zur Verfügung, 5 um das Monofilament 2 über seinen gesamten Querschnitt gleichmäßig zu erwärmen. Dadurch, daß sich die Ummantelung 18 der Heizeinrichtung 10 nach oben bis über die Basis 5The entire run of the monofilament 2, which is repeatedly deflected by the 0 deflection rollers 12 to 15, is heated by the heating elements 21. The path length of the monofilament 2 in the heating device 10 is approximately four times the vertical extension of the heating device 10. Even at high speeds, there is therefore sufficient time available to heat the monofilament 2 evenly over its entire cross-section. Because the sheath 18 of the heating device 10 extends upwards over the base 5

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erstreckt, wird von der aus der Öffnung 2 2 austretenden Luft auch die Basis 5 und zumindest der untere Teil des Dorns 3 erwärmt., the air exiting from the opening 2 2 also heats the base 5 and at least the lower part of the mandrel 3 .

Dadurch, daß die Ummantelung 18 mit den daran befestigten Heizstrahlern 21 stationär ist, während sich die Scheibe 4 mit der darauf angeordneten Säule 11 und den Umlenkrollen bis 15 dreht, entsteht innerhalb der Heizeinrichtung eine sehr turbulente Luftströmung. Durch die turbulente Luftströmung wird der Wärmeaustausch zwischen dem Monofilament und der Luft beschleunigt. Da die Erwärmung des Monofilaments in erster Linie durch Konvektion erfolgt, ist die Erwärmungsgeschwindigkeit ungefähr proportional zur Drehgeschwindigkeit der Scheibe 4. Die für die Erwärmung notwendige Temperatur der Heizstrahler 21 ist dadurch unabhängig von der Drehgeschwindigkeit der Scheibe 4 und der Produktionsgeschwindigkeit der Vorrichtung. Bei höherer Drehgeschwindigkeit durchläuft zwar das Monofilament 2 die Heizeinrichtung 10 in kürzerer Zeit, durch die höhere Luftturbulenz wird das Monofilament 2 jedoch auf dieselbe Endtemperatur erwärmt. Zusätzlich zu dem Vorteil der höheren Hydrolysebeständigkeit erhält man damit als weiteren Vorteil, daß die Eigenschaften der hergestellten Spirale 1 in einem weiten Bereich unabhängig von der Produktionsgeschwindigkeit sind.Because the casing 18 with the heaters 21 attached to it is stationary, while the disk 4 with the column 11 arranged on it and the deflection rollers up to 15 rotates, a very turbulent air flow is created within the heating device. The turbulent air flow accelerates the heat exchange between the monofilament and the air. Since the heating of the monofilament occurs primarily through convection, the heating rate is approximately proportional to the rotation speed of the disk 4. The temperature of the heaters 21 required for heating is therefore independent of the rotation speed of the disk 4 and the production speed of the device. At a higher rotation speed, the monofilament 2 passes through the heating device 10 in a shorter time, but the higher air turbulence heats the monofilament 2 to the same final temperature. In addition to the advantage of higher hydrolysis resistance, another advantage is that the properties of the spiral 1 produced are largely independent of the production speed.

Claims (7)

SchutzansprücheProtection claims 1. Vorrichtung zum Herstellen einer Kunststoffspirale (1) aus einem Kunststoff-Monofilament (2), wobei das Monofilament (2) um die sich konische verjüngende Basis (5) eines Dornes (3) gewickelt wird, so daß der sich auf dem Dorn (3) befindende, bereits gebildete Teil der Spirale (1) durch die um die Basis (5) gewickelten Windungen weitergeschoben wird, gekennzeichnet durch eine Heizeinrichtung (10) zum Erwärmen des Monofilaments (2) vor dem Aufwickeln auf die für die Thermofixierung erforderliche Temperatur.1. Device for producing a plastic spiral (1) from a plastic monofilament (2), wherein the monofilament (2) is wound around the conical tapering base (5) of a mandrel (3) so that the already formed part of the spiral (1) located on the mandrel (3) is pushed further by the turns wound around the base (5), characterized by a heating device (10) for heating the monofilament (2) before winding to the temperature required for heat-setting. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (5) des Dornes (3) erwärmt wird.2. Device according to claim 1, characterized in that the base (5) of the mandrel (3) is heated. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einem feststehenden Dorn (3), gekennzeichnet durch 3. Device according to claim 1 or 2, with a fixed mandrel (3), characterized by eine drehbare Scheibe (4), deren Drehachse mit der Längsachse des Dorns (3) zusammenfällt.a rotatable disc (4) whose axis of rotation coincides with the longitudinal axis of the mandrel (3). 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (10) zwischen der Scheibe (4) und der Basis (5) des Dorns (3) angeordnet ist und Einrichtungen zum mehrfachen Umlenken des Monofilaments (2) aufweist, wobei sich die Umlenkeinrichtungen (12 bis 15) mit der Scheibe (4) 0 drehen.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heating device (10) is arranged between the disk (4) and the base (5) of the mandrel (3) and has devices for multiple deflection of the monofilament (2), the deflection devices (12 to 15) rotating with the disk (4). 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtungen mehrere winklig zueinander versetzte, sich um eine horizontale Achse drehende Umlenkrollen (12, 13, 14, 15) sind.5. Device according to claim 4, characterized in that the deflection devices are several deflection rollers (12, 13, 14, 15) which are offset at an angle to one another and rotate about a horizontal axis. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine stationäre Ummantelung (18), die die Umlenkeinrichtungen einschließt und sich vertikal bis über die Basis (5) des Dornes (3) erstreckt und an deren Innenseite Heizstrahler (21) angeordnet sind.6. Device according to claim 4 or 5, characterized by a stationary casing (18) which encloses the deflection devices and extends vertically over the base (5) of the mandrel (3) and on the inside of which heating radiators (21) are arranged. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich am Rand der Scheibe (4) eine Öse (6) befindet, durch die das Monofilament (2) der ersten Umlenkrolle (12) zugeführt wird, und daß das Monofilament (2) durch ein Führungsauge (17) von der letzten Umlenkrolle (15) zur Basis (5) des Dorns (3) geführt wird.7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that an eyelet (6) is located on the edge of the disc (4), through which the monofilament (2) is fed to the first deflection roller (12), and that the monofilament (2) is guided by a guide eyelet (17) from the last deflection roller (15) to the base (5) of the mandrel (3).
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