NO145345B - Elastisk valse for behandling av baneformet materiale, og fremgangsmaate for dens fremstilling - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår elektriske valser for anordninger til behandling, f.eks. sammenpakning, krympning, forleng-

else, opptevling og liknende av baneformet materiale, så-

vel som papirbaner eller vevde eller uvevede tekstiler, innbefattende en stort sett sylindrisk del av stivt materiale og med en ytre overflatedel med et beleggmateriale stort sett inkompressibelt, men elastomerisk materiale som omgir den indre del og er festet til dennes ytre overflatedel, og forsterkninger som er anbrakt i beleggmaterialet og har en elastisitetsmodul (under strekk) som er større enn modulen for det stort sett inkompressible, men ettergivende elastomere materiale.

For visse industrielle anvendelser av papir, vevede

og ikke-vevede materialer som leveres i baneform, har man funnet det fordelaktig å sammenpresse materialbanene slik at de får øket tetthet, samtidig som man oppnår en myk tekstur og øker tøybarheten. Ved f.eks. industriell anvendelse av papir for produksjon av poser for pakking av risleprodukter krever den måten hvormed disse posene eller sekkene behandles under frakt generelt et materiale som er seigt og strekkbart for å hindre opprivning og liknende når sekkene forsendes.

Ved å sammepresse eller stuke papirmaterialene når de fore-ligger i baneform økes ikke bare styrke og strekkbarhet, men teksturen eller overflaten blir også i noen grad mykere. For banematerialer av vevet og filtet tekstil har også slik stuking vist seg å forbedre styrke, tekstur og tøybarhet på liknende måte.

Det har tidligere vært utviklet innretninger for kompaktering (sammenpressing, stuking) av slike banematerialer ved hjelp av dobbelte stukingsvalser som utsetter banene for krefter i materialplanet som er tilstrekkelig i størrelse og retning til å stuke banene innenfor de tekniske spesifika-sjoner. Vanlige dobbeltvalse-apparater omfatter en myk gummibelagt valse som løper mot enten en glatt stålvalse eller støpejernvalse for sammenstuking av materialene som passerer gjennom valsenypet. Som man vil se av den følgende beskrivelse er det nødvendig, for å stuke materialbanene i banens plan, å befordre en asymmetrisk forskyvning av et ikke-kompressibelt materiale - som gummi - som inngår i nypvalsens beleggmateriale..

Denne materialforskyvning gir en tilbakefjæring av gummien ved utløpet av klemnypet, hvorved nettohastigheten for det deformerbare valsebeleggs overflate som ligger i kontakt mot banematerialet, reduseres tilstrekkelig tvers over nypet til at det skapes en hastighet- og kraftforskjell fra den ene siden av nypet til den andre, inne i baneplanet, tilstrekkelig kraftig til å sammenpresse materialet.

Ved den tidligere teknikk har det vært nødvendig å drive stålvalsen og den gummibelagte valsen ved forskjellige hastigheter for å fremkalle denne asymmetriske tilstand. Høyere hastigheter for stålvalsen er nødvendig for å tvinge gummien til å flyte inn i nypet ved nypinnløpet og at gummien fjærer tilbake ved utgangen av nypet for å gi den ønskede kompaktering av banematerialet. I praksis oppnås den nødven-dige hastighetsforskjell ved hjelp av en generator som bremser den gummibelagte valsens hastighet. På denne måte gjenvinnes kraft som sammen med innført tilleggskraft,brukes til å drive stålvalsen. Dette arrangement har flere ulemper hvorav de største er: 1) svært store og kostbare motorer, generatorer og elektriske reguleringsorganer for håndtering av den kraft som resirkuleres, 2) stukevalsen må selv være tilstrekkelig stor til å oppta overskudd-dreiemomentet som resirkuleres og 3) man taper kraft på grunn av effekttap ved kraftoverføringen. Maskiner av denne type betegnes generelt "MD kompaktorer"

hvor MD refererer til at banematerialene beveger seg gjennom nypet i "Machine Direction" (maskinretningen).

U.S. patent 1.537.439 beskriver en pressvalse for papirmaskiner med belegg av vulkanisert gummi med porer som har luftceller langs omkretsen, hvorved valseoverflaten blir avstøtende og presser overskudd av vann ut av papirbanen. U.S. patent 1.973.690 vedrører en kalandervalse som er varmeresis-tent og har valselegemer og overflate med slike egenskaper at valsen egner seg for bruk i kalandermaskiner som opereres på tekstil, papir og liknende. Valsen har i kombinasjon en aksel med et valselegeme som holdes i press mellom motstående flenser i hver ende hvor valselegemet består av over hverandre anordnede seksjoner av fibermaterialet som omfatter de-gummierte kinagressfibre. U.S. patent 3.362.862 beskriver apparatur for superkalandrering av papir bestående av en vertikal valsestand og -ramme, hvilket valsesett omfatter en rekke alternerende hårde og myke valser som kan rotere og holdes vertikalt i kontakt med hverandre ved hjelp av ramme-anordningen, samt organer som besørger innmatning av papir som skal superkalandreres på valsenettet og innretninger som opp-tar papiret etter passering gjennom valsestanden. Drivorganer for drift av den nederste valsen i settet er anordnet og et vesentlig ytterparti av de myke valser består av polyakryl-karbonat. U.S. patent 3.447.600 angår en oppbygning av valse for maskiner og som har et spesielt élastomert belegg med et indre arbeidsparti og et ytre ikke-arbeidende parti. Det indre arbeidende parti er perforert med langsgående spiralkanaler for å motvirke den manglende evne i den elætomere masse til å kunne komprimeres og for å oppta et kjølemedium for reguler-ing av temperaturen. Den ytre og ikke-arbeidende del har en høyere elastisitetsmodul enn den indre arbeidende del slik at den ytre bevegelse av valsens overflate vil isoleres tilstrekkelig av den indre som fører kanalene. U.S. patent 3.561.823 gjelder en kalandervalse med en midtkjerne og et valsefyll som består av skiver satt inn på kjernen og sammenpresset til et vesentlig stivt legeme, idet skivene er av polymert ark-formet materiale, med biaksial molekylær struktur. U.S. patent nr. 3.753.276 beskriver en kalandervalse som består av en polymervalse belagt og beregnet for å løpe i friksjonsinngrep med en stiv hylse under statiske betingelser som vil gi rela-tiv bevegelse mellom valsen og belegget under driftsforhold.

Ved foreliggende oppfinnelse oppnår man å få en valse som kan stuke, forlenge eller opprive papir, vevet og filtet banemateriale og liknende uten behov for innviklede ytre differensialdrift-organer, noe som ikke har vært mulig med tidligere kjente anordninger. Disse fordelene oppnår man ifølge oppfinnelsen ved hjelp av en elastisk valse av inn-ledningsvis nevnte art og som er karakterisert ved at alle forsterkninger er fordelt rundt og strekker seg i samme retning langs lengder av og dessuten bort fra den indre del og heller i omtrent samme spisse vinkel i forhold til respektive tangentplan til den ytre overflate av den indre del, og at det stort sett inkompressible, men ettergivende materiale omfatter minst syntetisk eller naturlig elatomerisk materiale .

Som man vil se av den følgende beskrivelse kan man med den aktuelle valsen frembringe de nettokrefter i banematerialets plan som er nødvendig, uten behov for utvendige drivorganer og -innretninger som ellers har vært krevet for dannelse av slike krefter ved tidligere valser. Ved å benytte forsterkningsorganer i form av partier med vevet polyestertekstil innleiret i gummibelegget og ved å drive den stive valsen i slik retning at de forsterkende tekstilpartier nærmer seg en orientering omtrent parallell med banematerialet i nypet ved innløp til klemsonen, vil nettokreftene som virker på banematerialet være vesentlig komprimerende i banematerialets plan.

Ved en foretrukken utførelse har man funnet at de ønskede resultater oppnås når beleggdelen er formet av laminater av syntetisk gummi med mellomlegg av fiber/gummisammen-setninger eller sjikt av tekstilseksjoner av vevet polyestertekstil hvor innleiringene er festet til hverandre på egnet måte før liming av gummibelegget med egnet lim. Den foretrukne utførelse av valsen omfatter videre et ytre lag av ikke-forsterket gummi som danner en kontinuerlig utside og absorberer eventuelle mindre diskontinuiteter som skyldes at beleggdelen er oppbygget av separate laminater av gummimateriale. Videre har man funnet det gunstig å innarbeide minst to lag av ikke-forsterket gummi omkring den indre og vesentlig stive sylinder, og mellom denne sylinderen og den primære beleggdelen, idet hvert av de indre gummisjiktene har sukses-sivt mindre gummihårdhet fra den indre del mot utsiden, hvilket gir en gradvis redusert hårdhet i materialet i de bestand-deler som danner valsen fra innerkjernen til det ytterste belegget.

I forbindelse med den følgende beskrivelse refereres til "hårdhetsgrader" for elastomermaterialejt som den stør-relse som gir et mål på gummi- og liknende materialers hårchet målt på et Shore Scleroscope A scale. Ved en foretrukken ut-førelse av oppfinnelsen har man søkt å optimalisere de spesi-fikke hårdhetsgrader for elementene i den nærværende valse, og man forstår at slike hårdhetsgraderinger er relative og ikke danner noen forutsetning for den nøyaktige utførelse av oppfinnelsen, men inngår i en foretrukken utførelse. Videre vil man forstå at egnede andre eller vanlige parametre for gummihårdhet som tilsvarer de tilnærmede hårdhetsgraderinger som her er nevnt også kan brukes som rettesnor ved utførelse av oppfinnelsen.

For papirbaner er fuktighetsinnhold på opptil 30-40% beregnet etter følgende formel:

en viktig størrelse for stukingen. Papirbanen blir fortrinnsvis sammenpresset ved hjelp av en foretrukken utførelse av oppfinnelsen som består i apparatur med valse som har forsterket belegg. For papirbaner med relativt høyt fuktighetsinnhold til ovenstående likning, f.eks. 50-60%, har man funnet at de nødvendige friksjonskreftene med fordel kan reduseres, slik at den asymmetriske konfigurasjon og forskyvning av elastomerbelegget under valserotasjonen ikke bare tilstrekkelig stuker banematerialene, men også forårsaker oppruing og rilledannelse av papirbanen. Ved å anbringe to valser, oppbygget i henhold til oppfinnelsen med klemnyp mot hverandre, elimineres glidekrefter mellom valsen og banematerialene i alt vesentlig ved å anordne identiske trykkrefter for begge sider av banen. Resultatkraften på hver side av banen blir vesentlig et speilbilde av kraften på den motstående side. Denne anordning gir selv om den befordrer mindre stuking av papirbaner enn den foretrukne utførelse - tilstrekkelig sammenpressing av banemateriåler med relativt lav friksjon uten oppruing eller rilling av papiroverflaten. I henhold til denne anordning klemmes valsen med forsterket belegg i hen-

hold til oppfinnelsen, i rotasjonsfriksjon med en identisk valse og roteres slik at de skråttstilte forsterkningsorganer inne i det elast<p>mere belegg nærmer seg parallell orientering med et banemateriale som passerer gjennom valsenypet.

Et ytterligere trekk ved valsene ifølge oppfinnelsen vedrører evnen til å forlenge banematerialet når det dreier seg mot en hard valse som har drift i motsatt retning- Man vil se av den følgende detaljerte beskrivelse at denne rotasjon er slik at de skråttstilte forsterkningsorganer innleiret i elastomerbelegget, under rotasjon, nærmer seg banematerialet med en orientering som står omtrent loddrett på banematerialets plan. Dette system forårsaker forskyvning av elastomermaterialet mot innløpet av nypet og tilbakefjærende krefter av fortrengte elastomermaterialer ved nyputgangen, og disse krefter frembringer en strekning eller forlengelse av banen på grunn av den økte hastighet av elastomermaterialet fra innløp til utløp av nypet. Banematerialer av papirtypen med liten strekk-fasthet kan ikke motstå forlengningskreftene og nettoresultatet er at papirmaterialet opprives. Denne valsen kan derfor utgjøre en nyttig del av papiropprivningsapparatur.

Foreliggende oppfinnelse angår også en fremgangsmåte for fremstilling av en elastisk valse av den typen som inn-ledningsvis nevnt, og som er karakterisert ved at en stort sett sylindrisk del av så godt som stivt materiale forsynes med på hverandre følgende strimler av inkompressibelt, men ettergivende elastisk materiale langs lengden av valsen, på

en slik måte at hver strimmel får et buet mønster og strekker seg stort sett i en spiss vinkel på et plan til den stive sylindriske valse gjennom kontaktlinjen mellom strimmelen av elastomerisk materiale og valsen, idet den buede form er slik at vinkelen som dannes mellom strimmelen og elastomerisk materiale og tangentplanet er større enn den tilsvarende vinkel ved den frie endedel av strimmelen av elastomerisk materiale, hvoretter en seksjon av et forsterkende tekstil legges på elastomerdelen for å bringe tekstilet over i den buede form som elastomerdelen har, hvilket trinn gjentas for vekslende lagdeling av elastomerdelene med form stort sett identisk med

den første elastomerdel, så langt at det fremkommer et dekk av tekstilmateriale som omgir hele omkretsflaten av den, som så anbringes i en lufttett omhylning, hvoretter luft suges ut for å tilveiebringe et vakuum og hvoretter den belagte sylinder underkastes en vulkaniseringsprosess for i det minste delvis å mykne det elastomeriske materiale, og deretter bringe dette til å herdne for å danne en stort sett ensartet sammenhengende sylindrisk vektdel med et tverrsnitt av vekslende buede elastomeriske seksjoner som veksler med buede, forsterkende tekstilseksjoner som ligger mellom de elastomeriske deler.

I det følgende beskrives foretrukne utførelser av oppfinnelsen i forbindelse med tegningene hvor: Fig. IA viser et tverrsnitt gjennom en belagt elastisk valse av kjent utførelse, som danner et nyp med vanlig stiv valse,

fig. IB viser et forskyvningsdiagram for et punkt A på overflaten av den belagte valse på fig. IA i forhold til et punkt B som befinner seg radielt under punkt A, og på overflaten av den indre kjerne,

fig. 1C er et hastighetsdiagram avledet av fig. IB,

fig. 2A er et tverrsnitt gjennom en elastisk valse med forsterket belegg i henhold til oppfinnelsen, og som danner et nyp med en vanlig stiv valse,

fig. 2B er et forsvinningsdiagram for punkt A' på overflaten av den belagte valsen på fig. 2A med hensyn på et punkt B' radielt under punkt A<1>, og på overflaten av den indre kjerne,

fig. 2C er et hastighetsdiagram utledet av fig. 2B,

fig. 3 er et oppriss av en stukeapparatur som be-nytter en nypvalse ifølge oppfinnelsen for sammenpressing av baneformede materialer,

fig. 4 er et snitt gjennom fjærende tvillingvalser som illustrerer en annen utførelse av oppfinnelsen,

fig. 5 er et tverrsnitt gjennom en valse i henhold til foreliggende oppfinnelse klemt mot en vanlig stiv valse og med rotasjon i motsatt retning til valsen vist på fig. 2A, for bruk som banestrekkende og/eller opprivende apparatur,

fig. 6 er en del av en valse i henhold til oppfinnelsen under oppbygning, og

fig. 7 er et tverrsnitt gjennom en ferdigbygget valse

i henhold til metoden vist på fig. 6.

Det vises først til fig. IA hvor man ser et tverrsnitt gjennom en vanlig ikke-forsterket gummibelagt valse 10 klemt mot en vanlig stålvalse 12. Belegget 14 av gummi er ettergivende og inkompressibelt og forskyves derfor fra klemområdet symmetrisk, som vist, under dannelse av en vulst både ved nyputløpet og nypinnløpet. Fortrengningen av gummimaterialet er vist fra seksjon til seksjon ved de strekede linjer på fig. IA. Når valsene dreier seg i den angitte retning, vil tangensialforskyvningen "D" oppsatt mot tiden "T" for et punkt A på overflaten av gummien i forhold til et punkt B radielt under på overflaten av kjernen 16, være som vist på fig. IB.

Av forskyvningsdiagrammet på fig. IB kan tangensial-hastigheten "V" mot tiden "T" lett avledes etter følgende likning:

hvor ^ betegner den første deriverte av avstanden "D" med hensyn på tiden "T".

Hastighetsdiagrammet for den tidligere kjente valsen 10 er vist på fig. 1C. Som man ser av dette diagram vil hastigheten for punktet A innta verdien VAq som er mindre enn Vg, i hastigheten for stålvalsen 12. Etterhvert som punktet A nærmer seg vulsten ved nypet vil hastigheten bli redusert et øyeblikk, på grunn av gummiforskyvningen, og derpå akselerert til stålvalsens hastighet ved innløpet i nypet. Friksjonskreftene vil opprettholde en hastighet på gummioverflaten som er omtrent lik stålvalsens hastighet gjennom nypområdet. Etter å ha passert nypet vil hastigheten for punktet A igjen synke til under den normale hastighet ved A, og etterhvert som punktet A fortsetter å dreie seg bort fra nypets område, vil hastigheten øke til den opprinnelige VAq. Således går gummioverflaten inn i og ut av nypet med omtrent samme hastighet og har samme hastighet som overflaten på stålvalsen 12, og et banemateriale 18 vil -hverken sammenpresses eller forlenges ved å føres gjennom valsene. For derfor å stuke banematerialer med apparatur på

fig. IA, må man benytte innviklede apparaturer som gir forskjellige hastigheter til valsene og skaper et asymmetrisk nyp.

Det vises nå til fig. 2A hvor man ser en valse 20 oppbygget i henhold til oppfinnelsen. En indre kjerne 22 har fortrinnsvis form av en sylindrisk stålvalse 13 med et belegg 24 av gummi med forsterkende strenger 26 anordnet i spiss vinkel i forhold til kontaktlinjen med den tilhørende ytre overflate av innerkjernen 22. Stålvalsen 22 som er presset roter-ende mot valsen 20, drives utenfra på vanlig måte som ikke er vist.

De forsterkende tråder eller strenger 26 har en elastisitetsmodul definert som:

som er større enn elastisitetsmodulen for gummimaterialet som danner belegget. Slike forsterkningsmaterialer kan være av vevet eller filtet materiale, som polyester, nylon, bomull og liknende, fortrinnsvis med retningen for størst modul i banematerialets bevegelsesretning. I tillegg kan man benytte for-sterkningsmidler som fiber/gummimaterialer orientert slik at de forsterker belegget. Det foretrekkes imidlertid at det vevede forsterkningsmateriale er vevet polyestertekstil med jevn maskevidde anordnet med innslagstrådene i maskinretningen. Renningen vil således gå i valsens lengderetning.

, Det vises igjen til fig. 2A hvor man ser at når

valsene 20 og 12 dreier seg i den viste retning, vil forsterkningstrådene 26 motstå forlengelsen og hindre at gummien for-skyver seg mot inngående side av nypet, mens de gir liten mot-stand til bøyning forårsaket av nypet på utgående side. Så-

ledes vil et punkt A' på belegget 24 forskyves som illustrert med de strekede linjer på fig. 2A og tangensialforskyvningen av punktet A<1> i forhold til punktet B' radielt under (på overflaten av den indre stålkjernen 22) vil være som vist på fig.

2B. Man ser at fordi hele gummiforskyvningen foregår i én retning (som det fremgår av det bøyede parti 28 på fig. 2A)

vil påkjenningene på gummien under denne forskyvning bli temme-lig store.

Under fortsatt rotering vil kreftene som disse spen-ninger forårsaker bli større enn friksjonskreftene mot valseoverflaten og når belegget 24 befris for påvirkning av nypet,

vil de fortrengte gummipartier fjære tilbake mot opprinnelig stilling i forhold til innerkjernen, som vist ved hastighetsdiagrammet på fig. 2C. Således vil punktet A' på utsiden av valsebelegget 24 ha en hastighetsprofil i forhold til punktet B' på utsiden av innerkjernen 22 som vist på fig. 2C. Hastigheten V'A, for punkt A<1> vil ha en startverdi V'A, og vil akselereres inn i nypet til en verdi V - stålvalsene hastighet. Ingen reduksjon av hastighet for punktet A' finner sted før nypet siden det ikke tillates noen forskyvning av gummimaterialet på grunn av forsterkningstrådene 26, særlig på grunn av deres høye elastisitetsmodul og deres spesielle orientering i forhold til det inkompressive gummimaterialets naturlige flytetendenser.

Inne i nypet vil hastigheten for punktet A' og det tilsvarende punktet på stålvalsen være vesentlig like store og konstante til man når en dreiningsstilling hvor gummi-tilbake-fjæringen overvinner friksjonskreftene mellom disse overflater.

På dette punkt vil tilbakefjæringsvirkningen av gummimateri-

alet mot opprinnelig stilling på valsen gjøre at hastigheten V'A, synker hurtig gjennom en minimumsverdi V'R. Derpå inntar den igjen opprinnelig verdi ved V A , O etterhvert som punktet beveger seg bort fra nypet.

Man ser særlig av hastighetsprofilen for punktet A<1>

at gummioverflaten går inn i nypet med betraktelig større hastighet enn den forlater nypet med. Siden banen 18 av papir

(eller vevet eller filtet tekstil) vil ha tendens til å følge gummihastigheten gjennom nypet vil papiret i likhet med gummien, forlate nypet med lavere hastighet enn ved innløpet. Den-

ne forskjell i hastighet er et mål på banekrympingen. Den forbedrede krymping eller stuking skyldes særlig den asymmetriske forskyvning av gummien som forårsakes av den høyere modul til 1 forsterkningstrådene og den særlig skråttstilte orientering av forsterkningstrådene i forhold til valsens 20 omdreinings-retning.

Under henvisning til fig. 3 ser man her en stukings-valse i henhold til oppfinnelsen som komponent i en stukings-1 apparatur eller krympningsapparatur 41. Valsen 20 på fig. 2A monteres dreibart på braketter 30 (bare den ene siden er illustrert) som er hengslet på vertikale bjelker 32 gjennom bolter 34 og armer 36. En stiv valse 12 av stål eller støpejern er opplagret dreibart med akselen 38 i braketten 40 festet til en ^vertikal rammedel 32. Stålvalsen drives i den viste retning

av en utvendig mekanisme (ikke vist).

Det dannes et klemnyp mellom valsen 20 og stålvalsen

12 når valsen 20 ligger an med overflaten mot stålvalsen 12. Klemkraften er avhengig av den prosentvise sammenpressing av ^gummibelegget som igjen avhenger av den nedadrettede kraft på valsen 20, som overføres gjennom armen 36 som omformer de lineære krefter fra stempelstangens 4 3 tilhørende luftsylinder 42 til dreiemomentet (kraft x arm). Således styres klemkraften målt i kilo/lineær cm. av valsen (kilo/lin.cm) av den prosentvise kompresjon av gummibelegget som igjen avhenger av den lineære bevegelse for stempelstangen 40 og kreftene som inn-virker i sylinderen 42. I en krympningsapparatur som vist på

fig. 3, har man funnet at det oppnås egnet stukingsgrad av papir i den hensikt å gjøre papiret strekkbart innenfor de tekniske <5>spesifikasjoner når innerkjernen 22 på valsen 20 har en diameter omkring 50 cm, vil den viste apparatur kreve omtrent 0,15-0,24 HK/lineær cm valselengde (eller maskinbredde) ved en om-

dreiningshastighet på 300 m/min., og gir da ca. 45-62 kg/ lineær cm nyp - klemkraft og 8-10% klem-interferens.

Det vises igjen til fig. 3 hvor en papirhane 18 som skal stukes føres gjennom en valse 20 i henhold til oppfinnelsen og stålvalsen 12, som vist på fig. 3, idet forsterkningstrådene 26 er slik oppbygget og orientert med hensyn til om-dreiningsretningen at de nærmer seg stålvalsen omtrent parallelt med materialbanen 18, som det fremgår av fig. 2 og 3, hvorved gummiforskyvningen blir asymmetrisk og bare finner sted

på utsiden av nypet som tidligere beskrevet. Når gummimaterialet i den forsterkede valsen fjærer tilbake, får man en mindre hastighet på gummioverflaten ved nypets utgang enn hastigheten på nypets innløpsside, hvilket gir en sammenpressing eller stuking av banematerialet som føres gjennom.

Den forbedrede valse i henhold til foreliggende oppfinnelse er egnet til komprimering av banematerialet som beskrevet, men man har funnet at ovenstående anordning er særlig egnet for komprimering av papirbaner med f.eks. 30-40% fuktighetsinnhold. Papirbaner med relativt større fuktighetsinnhold som f.eks. 50-60%, har vist seg å bli ødelagt på minst en side når de behandles i apparatur som på fig. 5. På grunn av adhe-sjonen mellom papiret og stålvalsen hindres papiret fra å stukes når gummibelegget fjærer tilbake. Man antar derfor at den økede friksjon som skyldes det høyere fuktighetsinnhold i arket gjør at valsene utsetter banen for skjærkrefter langs et plan midt gjennom banen som igjen gir overskjæring av materialet på dette punkt. De påsatte krefter som er større enn papirets rivstyrke vil gi oppruing, rilling eller oppriving av papiret.

Det vises til fig. 4 hvor det er illustrert en kompri-meringsapparatur med fjærende dobbeltvalser oppbygget i henhold til oppfinnelsen, særlig egnet for stuking av papirbaner med relativt høyt fuktighetsinnhold opptil f.eks. 50-50%. En valse 20 som beskrevet tidligere, klemmes mot en identisk valse 21 under rotasjon. Den ene av de to valser kan drives ved hjelp av ikke viste organer. Man oppnår ved dette arrangement et omtrent symmetrisk kraftpar på begge overflater av banen 18 slik at når banen har større fuktighetsinnhold enn normalt, vil det ikke forekomme noen glidning eller opprilling av papiret. Forsterkningsstrengene 26 er orientert som tidligere forklart, og valsene 20 og 21 oppfører seg identisk med den ovenfor beskrevne valse 20 med hensyn på hastighetsprofil og tilbakefjæring. Når imidlertid begge valsene 20 og 21 er like, vil friksjonskreftene bli minimale siden begge valsene sammen-klemmer og oppslipper banematerialet omtrent samtidig og symmetrisk omkring banen.

Selv om anordningen på fig. 4 er fordelaktig på den måten at man kan komprimere baner med høyt fuktighetsinnhold har man funnet at stukingsgraden i denne apparatur ikke er så stor som for forsterket gummibelagt valse i klem mot en stålvalse som tidligere beskrevet. Med den tidligere beskrevne apparatur vil stålvalsen 12 som har større friksjonskoeffisi-ent enn valsen ifølge oppfinnelsen, ha tendens til å gå i friksjonsinngrep med den gummibelagte valsen over et lengre tids-rom før den slipper opp valsen, hvilket gir større tilbake-fjæringskrefter i gummien. Med dobbeltvalsesystemet på fig. 4 vil gummien i det forsterkede belegg 24 fjære tilbake i mindre grad og sammenpressingen vil være mindre enn i apparaturen vist på fig. 2A. Evnen til å komprimere særlig fuktige materialbaner uten oppriving eller ruing av overflaten antas imidlertid å være et vesentlig fremskritt på området.

Man har også oppdaget at dreining av valsen ifølge 1 oppfinnelsen i motsatt retning slik at forsterkningstrådene kommer inn mot banen omtrent loddrett på denne, som vist på fig. 5, vil strekke materialbanene i materialbåndets plan. Dette skyldes den særlige forskyvning av gummimaterialet som er et resultat av kombinasjonen og den relative orientering ' av et vesentlig inkompressibelt elastomermateriale forsterket som beskrevet på fig. 2A og 4, men med omdreining i motsatt retning i forhold til disse.

Man ser på fig. 5 en valse 20 av den tidligere beskrevne type med et belegg 24 med innleirede forsterkningsele-' menter 26. En indre kjerne 22 har et belegg 24 av inkompressibelt og fjærende gummimateriale. Forsterkningselementet 26 av vevet polyester med større elastisitetsmodul enn gummien er innleiret i belegget pg orientert som vist og som de tidligere beskrevne utførelser. I tillegg kan forsterkningselementene ved denne utførelsen være av andre materialer, som f.eks. bomull, nylon, glassfiber, gummi etc. Det er av betydning å skråttstille forsterkningselementene 26 i spiss vinkel i forhold til tangentplanet til innerkjernen 44. Det er også av vesentlig betydning å velge forsterkningselementer som har større strekkmodul enn,gummimaterialet i belegget 47.

Det henvises til fig. 5 hvor valsen 20 klemmes mot den stive valsen 12 som tidligere beskrevet, men omdreinings-retningen er motsatt den tidligere i forhold til retningen av forsterkningselementene 26, som vist. Forskyvningen av gummibelegget 24 vil foregå i samme generelle retning som forskyvningen ved de tidligere utførelser, men banematerialet som drives inn i nypet vil gå inn i nypet på den siden hvor gummien er fortrengt. Gummien hindres fra forskyvning mot utgående side av nypet på grunn av motstanden som bys av forsterkningselementene 26 i utgående retning. På den annen side vil forsterkningstrådene - som gir betydelig mindre bøyningsmotstand - gi vesentlig mindre forskyvningsmotstand i gummien mot inngående side av nypet. Ved fortsatt rotering av valsene 20 og 12 som vist på fig. 5, vil det fortrengte materiale forlate klemområdet og gå tilbake til opprinnelig stilling i forhold til innerkjernen 22 under påvirkning av returfjærende krefter. Hastigheten for et punkt på overflaten av forsterkningsbe-legget 24 er derfor større på utgående side av nypet enn hastigheten på inngående side. Dette hastighets- og kraftbruk-forhold fører til forlengning av strekkbare materialbaner som vevet eller filtet tekstil som føres gjennom valsenypet mellom 20 og 12. Når det gjelder baner av papirmaterialet, vil de netto forlengningskreftene som er større enn papirets strekk-fasthet ha tendens til å rive opp papiret i jevne strimler. Strimmelbredden avhenger av en rekke faktorer som blant annet indrekjernens diameter, gummibeleggets diameter, den relative forskjell mellom gummimaterialets elastisitetsmodul og for-sterkningselementenes elastisitetsmodul etc..

Det henvises nu til fig. 6 hvor man ser en fremgangsmåte som er utviklet for fremstilling av forbedrede fjærende pressvalser i henhold til oppfinnelsen. Valsen er fortrinnsvis oppbygget med en innerkjerne 44 av stål i form av en sylinder. Selv om det tidligere er beskrevet valser med et belegg av inkompressibelt materiale med forsterkningselementer som illustrert på de tidligere figurer, har man i praksis funnet det nødvendig å benytte visse spesielle trekk ved fremstilling av den forbedrede valse ifølge foreliggende oppfinnelse som er nødvendig ikke bare for oppbygging av valsen, men som øker valsens effekt som beskrevet. Som et eksempel som klart illustrerer fremgangsmåten for fremstilling av den aktuelle valsen og de relative komponentenes dimensjoner vil den indre stålkjerne som er illustrert på fig. 6, ha en diameter 'på ca. 50 cm.

På fig. 6 har den indre stålkjernen 44 festet til overflaten tilstrekkelig mange gummistrimler overlappende hverandre som lagdelinger eller laminater,som bygger opp et lag 47 som omgir innerkjernen 44. Før gummiarkene eller strimlene '46 festes overlappende hverandre, til den indre stålkjernen 44, har man funnet det gunstig å redusere overflatehårdheten etterhvert fra utsiden av innerkjernen 40 til utsiden av belegget 47. Først blir derfor et ark 58 av uforsterket og uherdet gummi, fortrinnsvis med gummihårdhet lik 90 durometer SHORE A, 'festet til kjernen 44 med egnet lim. Et sekundært ark 60 av ikke-forsterket og uherdet gummi med hårdhet ca. 70 durometer SHORE A, er festet til det første arket med egnet lim. Etter dette trinn formes det tykkere gummibelegget 47.

Gummiarkene eller strimlene 46 er fortrinnsvis 1,6 mm

-tykke og bueformet som vist, for å danne et belegg 47 med ca.

5 cm radial tykkelse. Den dannede vinkel mellom disse arkene

og tangentplanet til innerkjernen vil derfor fortrinnsvis synke noe mot utsiden av belegget. Den effektive arktykkelse målt langs omkretsen, øker fra innerkjernen 44 mot utsiden av belegget for. å kompensere for den økede omkrets. Det krumme arks 4 6 virkelige form som teoretisk kreves for oppbygning av belegget er et avsnitt av en spiral, men danner omtrentlig en

sirkelbue i de viste partikler. Strimlene 46 er fortrinnsvis av naturgummi med hårdhet 50 durometer SHORE A, og festet til hverandre og til innerkjernen 44 overlappende hverandre, ved hjelp av et egnet lim med bindemiddel som resorcinol eller resorcinolforbindelse. For å starte riktig fastliming av gummisjiktene anbringes en profilstang 48 på innerkjernen som vist, idet overflaten 51 på profilelementet tilsvarer omtrent krumningen for gummistrimlene 46 i endelig posisjon.

Man fjerner profilelementet 48 før belegget fullføres på kjernen.

Hvert gummiark 4 6 bestrykes tilstrekkelig med lim

og anbringes ovenpå foregående strimmel 46 langs innerkjernen. Etter påsetning av hver strimmel føres en profilvalse 52 langs og ovenpå strimmelen mens man presser ned mot strimmelen 46

slik at alle overflatene presses i kontakt mot hverandre. Mellom hvert ark 46 av gummi limes et egnet forsterkningsmateriale 4 9 av polyestertekstil til overflaten av gummistrimlene 46. Forsterkningsfibrene 49 har en elastisitetsmodul og seighet som er større enn gummimaterialets og består fortrinnsvis av vevet polyestergarn ca. 800 denier. Strimlene 46 er fortrinnsvis av uherdet gummi som derpå herdes, som man skal beskrive senere, når valsebelegget er fullført. Etter avsluttet påleg-ging av gummistrimlene 46, limes et ark av 6 mm uforsterket og uherdet gummi på utsiden. Dette materialsjikt med hårdhet 50 durometer SHORE A eliminerer mindre forsenkninger og ujevn-heter i overflaten som skyldes det store antall sammenlimte strimler 46.

Man vil se at på grunn av den særlige oppbygning av delene dannes det trekantede innvendige hulrom 54 mellom den indre ende av strimlene og utsiden av innerkjernen. Ved av-slutning av belegget plasseres valsen i en tett beholder som f.eks. en plastpose. Man påsetter et vakuum på posen for å suge luft ut av hulrommene 54. Ved å utsette hele valsen for en egnet herdeprosess som f.eks. vulkanisering i trykkautoklav mens valsen samtidig holdes i vakuum i posen, vil en del av gummimaterialet i arkene 4 6 og en del av gummien i inner-sjiktene 58 og 60 renne inn i de nærmeste hulrom 54, med det resultat at belegget vil være fullstendig jevnt og ha kon-sentrisk sirkulært tverrsnitt, som vist på fig. 7. Selv om gummipartiene derfor blir generelt jevne og homogene vil seksjonene beholde den opprinnelige karakter med hensyn på varierende gummihårdhet. Vulkanisering av gummistrimlene vil også stabilisere gummimaterialet og forbedre egenskapene.

Innerkjernens 44 diameter bestemmes av de indivi-duelle krav i hvert tilfelle. Ved en foretrukken utførelse har man allikevel funnet at en innerkjerne med 50 cm innerdia-meter og et valsebelegg 47 med ca. 5 cm tykkelse gir meget gode resultater ved behandling av baneformede materialer. Med en slik innerkjerne, gummisjiktene 4 6 og forsterkningsmaterialer 49 har man funnet en optimal vinkel a mellom planet 64 tangensielt til forsterkningsarket 49 og planet 66 tangensielt til innerkjernen lik ca. 20°, som vist på fig. 7. Krumningen for arket eller strimmelen 49 defineres med fordel ved å benytte en tilsvarende vinkel 3 mellom arket 49 og utsiden av valsen - det vil si mellom de respektive tangentplan 68 og 70, som vist på fig. 7, lik ca. 16°. Med de foretrukne dimensjoner og krumning for gummilagene 46 og forsterkningslagene 49 oppnås de ønskede returfjæringskrefter, hastighetsprofiler og kraftforløp.

Claims (16)

1. Elastisk valse for anordninger til behandling, f.eks. sammenpakning, krympning, forlengelse, opptrevling og liknende av baneformede materialer som kan være papirbaner eller vevede eller uvevede tekstiler, innbefattende en stort sett sylindrisk del (22) av stivt materiale og med en ytre overflatedel med et beleggmateriale (24) av stort sett inkompressibelt, men elastomerisk materiale som omgir den indre del og er festet til dennes ytre overflatedel, og forsterkninger (26) som er anbrakt i beleggmaterialet og har en elastisitetsmodul (under strekk) som er større enn modulen for det stort sett inkompressible, men ettergivende elastomere materiale, karakterisert ved at alle forsterkninger (26) er fordelt rundt og strekker seg i samme retning langs lengder av, og dessuten bort fra den indre del (22) og heller med omtrent samme spisse vinkel i forhold til respektive tangentplan til den ytre overflate av den indre del, og at det stort sett inkompiessible, men ettergivende materiale omfatter minst syntetisk eller naturlig elastomerisk materiale.

2. Elastisk valse som angitt i krav 1, karakterisert ved at det elastomeriske materiale er av syntetisk og/eller naturlig gummi, og at det nevnte forsterkende materiale (26) omfatter en flerhet av tekstilstykker (49) som er innleiret i gummimaterialet for det ytre belegg (24).

3. Elastisk valse som angitt i krav 2, karakterisert ved at tekstilstykkene (49) er av polyestertekstil vevet med jevn maskevidde.

4. Elastisk valse som angitt i krav 3, karakterisert ved at de forsterkede polyestertekstil-stykker (49) har form av en flerhet av tekstilstykker som er anbrakt rundt den indre sylindriske del i en spiss vinkel i forhold til delen, for å danne et vifteliknende mønster om denne.

5. Elastisk valse som angitt i krav 2 eller 4, karakterisert ved at stykkene av polyestertekstil (49) har buet form og at vinkelen som dannes av tekstil-materialet med et tangentplan mot den indre sylindriske del er større ved denne indre del enn den tilsvarende vinkel stykkene danner ved overflaten av beleggdelen (24).

6. Elastisk valse som angitt i kravene 2 eller 5, karakterisert ved at beleggdelen av forsterket gummimateriale omfatter en flerhet av gummiseksjoner (46) mellom hvilke det er innlagt stykker av materialet (49) av polyestertekstil.

7. Elastisk valse som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at i det minste et første lag av uforsterket gummi (58) er anbrakt mellom beleggmaterialet og den indre sylindriske del, der det første lag har en hårdhetsgrad som er større enn for gummimaterialet (4 6) i den forsterkede beleggdel, men mindre enn den indre sylindriske del (12).

8. Elastisk valse som angitt i krav 7, karakterisert ved at et andre uforsterket lag (60) av gummimaterialet er anbrakt mellom det første lag av gummimaterialet (58) og den forsterkede beleggdel, hvilket andre gummimateriale har en gummihardhet som er mindre enn hardheten for det første lag av gummimaterialet (58).

9. Elastisk valse som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at lag av uforsterket gummi (4 7) er anbrakt på den utvendige om-løpende flate av den forsterkede beleggdel av gummi for å danne en stort sett sammenhengende ytre overflate på valsen.

10. Elastisk valse som angitt i et hvilket som helst av kravene 1-9, karakterisert ved at beleggdelen er beregnet på å komme i anlegg mot en stiv motvalse (12) som er dreibart lagret i en ramme for å danne et nyp som er i stand til å motta den materialbane som skal behandles, hvilken motvalse (12) har stort sett samme oppbygning som den elastiske valse (20).

11. Elastisk valse som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at beleggdelen ligger an mot en stiv motvalse (12), fortrinnsvis av stål, dreibart lagret i en ramme, for å danne et nyp til behandling av materialbanen (18), hvilken motvalse er koplet til en utvendig drivanordning som kan drive motvalsen i én retning, der bevegelsesretningen for den elastiske valse og den stive valse er slik at forsterkningsdelene (43) i den elastiske valse nærmer seg den stive valse orientert tilnærmet parallelt med den bane som fastlegges av planet for det baneformede materiale som passerer gjennom nypet når det cr ønskelig å pakke eller drive sammen materialbanen.

12. Elastisk valse som angitt i krav 10 og 11, karakterisert ved at drivretningene for den elastiske valse og den stive valse (12) er slik at forsterkningsdelene (25) i den elastiske valse (20) nærmer seg den stive valse (12) oriengert tilnærmet perpendikulært på den bane som er fastlagt av planet for den materialbane som det er ønskelig å forlenge.

13. Elastisk valse som angitt i krav 10, karakterisert ved at motvalsen (12) er tilsluttet en ytre drivmekanisme som er beregnet på å drive motvalsen (12) i en retning, og slik at drivretningen for valsene bringer forsterkningsdelene i valsene til å orientere seg i samme retning i forhold til det plan som fastlegges av banen for materialet som skal passere gjennom nypet.

14. Fremgangsmåte til fremstilling av en elastisk valse for anordninger til behandling, f.eks. sammenpakning, krympning, forlengelse, opptrevling og liknende av baneformede materialer som kan være papirbane eller vevde eller uvevde tekstiler, innbefattende en stort sett sylindrisk del av stivt materiale og med en ytre overflatedel med et beleggmateriale av stort sett inkompressibelt, men elastomerisk materiale som omgir den indre del, og er festet til dens ytre overflatedel, og forsterkninger som er anbrakt i beleggmaterialet og har en elastisitetsmodul (under strekk) som er større enn modulen for det stort sett inkompressible, men ettergivende elastomere materiale, i samsvar med krav 1, karakterisert ved at en stort sett sylindrisk del (44) av så godt som stivt materiale forsynes med på hverandre følgende strimler (46) av inkompressibelt, men ettergivende elastomerisk materiale langs lengden av valsen, på en slik måte at h<y>er strimmel får et buet mønster og strekker seg stort sett i en spiss vinkel på et tangentplan til den stive sylindriske valse gjennom kontaktlinjen mellom strimlen av elastomerisk materiale og valsen, idet den buede form er slik at vinkelen som dannes mellom strimmelen av elastomerisk materiale og tangentplanet er større ein den tilsvarende vinkel ved den frie endedel av strimmelen av elastomerisk materiale, hvoretter en seksjon av et forsterkende tekstil (49) legges på elastomerdelen for å bringe tekstilet over i den buede form som elastomerdelen har, hvilke trinn gjentas for vekslende lagdeling av elastomerdelene med form stort sett identisk med den første elastomerdel, så langt at det fremkommer et dekke av tekstilmateriale som omgir hele omkretsflaten av sylinderen som så anbringes i en lufttett om-hylling, hvoretter luft suges ut for å tilveiebringe et vakuum og hvoretter den belagte sylinder underkastes en vulkaniseringsprosess for i det minste delvis å mykne det elastomeriske materiale og deretter bringe dette til å herdne for å danne en stort sett ensartet sammenhengende sylindrisk dekk-del med et tverrsnitt av vekslende buede elastomeriske seksjoner som veksler med buede forsterkende tekstilseksjoner som ligger mellom de elastomeriske deler.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 14, karakterisert ved at en profilvalseanordning (52) føres over hver strimmel av elastomerisk materiale etterat strimlen er festet til den foregående strimmel av forsterkende tekstil.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, karakterisert ved samtidig utøvelse av et nedadrettet trykk på strimmelen av elastomerisk materiale av valseanord-ningen tilstrekkelig til å drive kontaktflatene på strimlene av elastomerisk materiale og seksjonene av forsterkende tekstil i god kontakt med hverandre.