NO312848B1

NO312848B1 - Belter for ettergivende kalandrering

Info

Publication number: NO312848B1
Application number: NO19973450A
Authority: NO
Inventors: Francis L Davenport; William H Dutt
Original assignee: Albany Int Corp
Priority date: 1997-05-06
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 2002-07-08
Also published as: NO973450D0; EP0877119B1; MX9707170A; EP0877119A3; CA2212605A1; ID22099A; ES2184946T3; AU3323497A; DE69717966T2; CN1089386C; US6027615A; CN1198493A; NZ328474A; ATE230046T1; DE69717966D1; CA2212605C; ZA977757B; NO973450L; US6455448B1; JP3545576B2

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et kalanderbelte for ettergivende kalandrering av en papir- eller pappbane omfattende et basesubstrat i form av en endeløs sløyfe og med en ytre og en indre side.

Papir eller papp blir kalandrert under fremstilling for å utstyres med øket overflate-glatthet og blankhet. Kalandrering er nødvendig for å gi mange trykningspapirer en ønsket trykningskvalitet, og kan utføres både på belagt og ubelagt papir eller papp.

Kalandrering kan utføres på linjen på en papirproduksjonsmaskin, umiddelbart etter tørkeseksjonen i denne. I kalandrering på linjen, kan en maskinkalander bestående av minst en kalanderklemme utformet mellom to harde ruller, brukes. Maskinkalandrering er også kjent som hardkalandrering, fordi begge presseruller er harde.

Kalandrering kan også utføres utenfor linjen, i det vesentlige separat fra papir eller pappmaskinen. I et slikt tilfelle, vil man tradisjonelt benytte en såkalt superkalander, som omfatter et relativt stort antall ruller anordnet i en vertikal stabel. Vanligvis er hver annen rulle i en superkalander hard, og ruller mellom de harde ruller er av et mykere materiale, slik at den side av formduken som inneholder de harde ruller mottar øket glansing. En jevnere behandling av formduken kan oppnås hvis de relative posisjoner av de harde og myke ruller ombyttes ved sentrum av superkalanderen, slik at den side av formduken som opprinnelig var i kontakt med de mye ruller kan komme i kontakt med de harde ruller.

Kalandere med elastiske ruller eller myke kalandere, har også vært utviklet for kalandrering på linje. En myk kalander, også kjent som en ettergivende kalander, kan plasseres på linjen eller papirproduksjonsmaskinen eller en beleggingsenhet, og har normalt forholdsvis få ruller. I ettergivende kalandrering er hver klemme utformet mellom en oppvarmet stålrulle og en tilhørende elastisk rulle, så som en polymerbelagt rulle. Varme, som gjør formduken mykere i klemmen, blir tilført for å gjøre papirhanen så glatt og blank som den ville bli hvis en superkalander ble brukt. Elastisiteten av den elastiske rulle i en myk kalander tillater trykk-klemmen å bli noe forlenget. Denne forlengelse leder i sin tur til en utflating av tykkelsen i forhold til en maskinkalander slik at kompresjonen av papirhanen med fordel kan begrenses sammenliknet med i en maskinkalander.

De resultater som oppnås i maskinkalandrering (hard), ved bruk av to harde ruller, og ettergivende (myk) kalandrering, ved bruk av en hard, varmet rulle og en elastisk rulle, er forskjellige fra hverandre. En maskinkalander med harde ruller kalandrerer til en konstant banetykkelse. De uønskede følger av konstante banetykkelser er en ujevn densitet i den kalandrerte bane fordi de høye, lokaliserte trykkpulser som overføres i presseklemmen gir en forholdsvis sterkere kompresjon til de tykkere deler av banen. En ettergivende kalander kalandrerer imidlertid til en mer konstant densitet. Følgene er imidlertid en bane som ikke har jevn tykkelse, og som kan ha dårligere glans og glatthet.

I begge tilfeller blir det kalandrerte papir ujevnt i noen henseender. Følgelig kan det være nødvendig, avhengig av den tiltenkte bruk av det kalandrerte papir eller den kalandrerte papp, å foreta en byttehandel mellom ujevn tykkelse og ujevn densitet, siden hver har sin egen virkning på kvaliteten av det som blir trykt på papiret eller pappen.

Ettergivende eller myke kalandere som omfatter et endeløst kalanderbelte istedenfor en polymerbelagt rulle, har vært utviklet. Kalanderbeltene passerer i en endeløs bane rundt en rulle som danner en trykk-klemme med en hard rulle. I drift blir papir eller pappduken plassert i klemmen mellom det elastiske endeløse belte og den harde rulle. En fordel med denne konstruksjon kan være at kalanderbeltet, som blir oppvarmet i klemmen av varmen fra den oppvarmede harde rulle, kan bli avkjølt under dens retur i den lukkede sløyfe.

Kalandere med tilnærmet samme konstruksjon som lange klemmepresser for presseseksjonene i papirmaskiner har også vært brukt i ettergivende kalandrering. Ettergivende kalandere av denne type har en forlenget klemme utformet mellom en roterende og ofte oppvarmet hard rulle og et tilsvarende, tilnærmet stasjonært, konkavt understøttelseselement eller pressesko. Papir- eller pappbanen passerer gjennom klemmen sammen med og i kontakt med et støttemedium i form av et endeløst kalanderbelte, som i klemmen er lokalisert mellom banen og støtteelementet eller skoen. Kalanderbeltet passerer i en endeløs bane rundt støtteelementet eller skoen, og som i denne type presse i en presseseksjon, må også være ugjennomtrengelig på sko-siden.

Endeløse kalanderbelter for myk kalandrering er tradisjonelt laget av en vevet basestruktur impregnert til ønsket tykkelse, enten på den ene eller på begge sider, med en passende impregneringssubstans, generelt polyuretan. Man vil forstå, i sammenheng med den foregående diskusjon om de virkninger kalandrering har på papirhanen, at egenskapene av kalanderbeltet må være jevne for ikke å innføre eller forverre ujevnhetene i den kalandrerte papirbane. Siden papir- eller pappbanen er i direkte kontakt med kalanderbeltet, må dette ha en meget glatt overflate for å overføre de ønskede overflatekarakteristikker til papir eller pappbanen. Spesielt må elas-tisitetsmodulen og elastisk deformering/gj en vinning i Z-retningen, dvs retningen i rett vinkel med planet for kalanderbeltet, være korrekt og jevn for å sikre at alle deler av papirhanen gjennomgår den samme trykkpuls i trykk-klemmen.

Hittil har en av ulempene med de kalanderbelter som nå er i bruk vært en ujevn struktur. Den viktigste grunn for vanskeligheten med å frembringe en jevn struktur, er funnet å være at den polymere impregneringssubstans ikke impregnerer basen for kalanderbeltet jevnt. Som en følge varierer responsen av kalanderbeltet til kompresjon over overflaten av kalanderbeltet. Disse variasjoner vil i sin tur forårsake at formen av trykkpulsen ved punkter på tvers av trykk-klemmen varierer periodisk, og som en følge, forårsaker at tykkelsen, densiteten, glattheten og glansen av den kalandrerte papirbane blir ujevn.

En annen mangel ved de kalanderbelter som nå er i bruk er en mangel på strukturell integritet. I ethvert belagt stoff som har et resinbelegg mekanisk bundet til garnene i en vevet basestruktur, kan delaminering av resinbelegget oppstå. Hvis resinbelegget er påført i mer enn et lag, så som i en fler-passeringsprosess (MTP), er det også en mulighet for delaminering mellom lagene, forårsaket av skjæringsspenninger som utøves på kalanderbeltet mens det passerer gjennom klemmen i kalanderen, eller på spesifikke steder over klemmen, kjent som stresskonsentratorer. Disse steder kan være kantene på rullene, en rulleoverflate hvor overflate-"dubbing" er litt feilaktig, eller ved skoens kanter, hvor kalanderbeltet kan ha en komplisert bøy.

En annen mangel ved de kalanderbelter som nå er i bruk er spenningssprekking og sprekkforplantning inne i resinbelegget. Denne følge av utmattelse i resinbelegget begynner vanligvis ved et sted for en stresskonsentrator, eller kan være bare på grunn av en kombinasjon av skjæring og kompresjonsutmattelse. Hysterese kan også være en faktor. Så snart sprekker begynner å oppstå, kan de forplante seg over overflaten og fordypes inn i resinbelegget, slik at til slutt stykker av resinbelegget slites bort raskt og ujevnt, og nødvendiggjør fjerning og utskifting av kalanderbeltet.

Enda en mangel ved de kalanderbelter som nå er i bruk er at det er en øvre grense for tykkelsen av resinbelegget som kan påføres. Et for tykt lag er utsatt for feil på grunn av skjæringskrefter og hysterese. Enda et tykt lag er ofte nødvendig for å møte kravene for den spesielle kalanderklemme og/eller de papiregenskaper som blir utviklet.

Den foreliggende oppfinnelse er et forbedret kalanderbelte sammenliknet med kalanderbelter ifølge tidligere teknikk, og representerer en løsning på de ovennevnte vanskeligheter med disse kalanderbelter. Kalanderbeltet ifølge foreliggende oppfinnelse er definert med de i kravene anførte trekk.

Kalanderbeltet omfatter et basesubstrat, en stapelfiberplate festet på basestrukturen, slik at det dannes en fibe^ase-komposittstruktur omfattende basesubstratet og stapelfiberplaten, og et polymert resinmateriale som impregnerer fibe^ase-komposittstmkturen til en tilnærmet jevn dybde, og danner et lag på i det minste en side av fiber/base-komposittstrukturen, hvor denne side er oversiden, som er den ytre side av en endeløs sløyfe som dannes av kalanderbeltet. Kalanderbeltet ifølge den foreliggende oppfinnelse er ugjennomtrengelig.

Basesubstratet kan være hvilket som helst av de strukturer som brukes som baser for papirmaskinduk, så som et vevet, ikke vevet, flettet eller strikket materiale, en ekstrudert plate av polymerresinmateriale, et ekstrudert gittermateriale, eller et spiralleddet materiale. Basesubstratet kan også være montert av en strimmel av et av disse materialer som er spiralviklet i et antall tørn, hvor hver tørn er forbundet med de nærliggende tørn ved en kontinuerlig søm, slik at basesubstratet blir endeløst i enderet-ningen.

Basesubstratet kan også være en laminert struktur omfattende to eller flere baselag, hvert av hvilke kan være en av de strukturer som er beskrevet ovenfor. Hvor basesubstratet er laminert, kan et av lagene i komponentbasen være et materiale som kan sømmes på en maskin, slik at kalanderbeltet kan være sømformet til endeløs form under installasjon på en papirmaskin.

En stapelfiberplate festet på basesubstratet, for eksempel ved stikking eller hydro-sammenfiltring. Stapelfiberplaten festes på mirfst en side av basesubstratet, nemlig på oversiden, og kan være festet på begge sider. Festingen utføres slik at det levnes et lag av stapelfiberplate på minst oversiden, men fortrinnsvis på begge sider, av basesubstratet.

Et polymert resinmateriale blir så påført på minst den siden av fiber/base-komposittstrukturen som har stapelfiberplaten festet på den, eller på minst oversiden av fibe^ase-komposittstrukturen hvor stapelfiberplaten er festet på begge sider, og tillates å trenge inn i komposittstrukturen til en tilnærmet jevn dybde. Denne dybde kan velges til å ligge innenfor stapelfiberplaten, men ikke nå basestrukturen. Et lag av polymerresin-materialer blir også brukt ovenfor overflaten av fiber/base-komposittstrukturen for å sikre dens totale dekning av det polymere resinmateriale. Etter herding, blir noe av det polymere resinmateriale fjernet ved sliping og/eller polering for å oppnå en ønsket glatthet uten å blotte noe av fiber/base-komposittstrukturen på den polerte side.

Alternativt kan det polymere resinmateriale tillates å trenge inn i basesubstratet eller helt igjennom basesubstratet til den andre side av fiberftase-komposittstmlcturen. Den andre side av fiber/base-komposittstrukturen kan også belegges med et polymert resinmateriale av samme eller en annen type.

Trinnene i denne beleggingsprosedyren kan alternativt reverseres ved å påføre det polymere resinmateriale først fra den andre, eller baksiden, og ved å tillate det å trenge inn i en jevn dybde innenfor fiberfoase-komposittstrukturen fra denne side. Den første, eller oversiden, av fiberÆase-komposittstrukturen blir så belagt, slik at fiber/base-komposittstrukturen ikke bare er fullstendig impregnert med polymert resinmateriale, men også er dekket ved et lag av polymert resinmateriale.

Lag av polymert resinmateriale kan bygges opp på hver side av fiber/base-komposittstrukturen. Etter at det polymere resinmateriale er påført til ønsket tykkelse, blir det slipt til å oppnå en ønsket glatthet på den ene eller begge sider uten å blotte noe av fiber/base-komposittstrukturen på den polerte side.

Det foreliggende kalanderbelte, med dets jevne fiber-forsterkede polymerresinmatrise, frembringer en jevn trykkpuls i klemmen til papirhanen som blir kalandrert, og har et lengre levetidspotensiale enn kalanderbelter som nå er i bruk. I denne sammenheng, blir det en løsning på de problemer som er forbundet med kalanderbeltene ifølge tidligere teknikk.

Den foreliggende oppfinnelse beskrives i detalj med henvisning til tegningen hvor figur 1 viser et tverrsnitt av en første utførelse av kalanderbeltet ifølge den foreliggende oppfinnelse, figur 2 viser et tverrsnitt av en annen utførelse av kalanderbeltet, figur 3 viser et tverrsnitt av en tredje utførelse av kalanderbeltet, figur 4 viser et tverrsnitt av en fjerde utførelse av kalanderbeltet og figur 5 viser et tverrsnitt i maskinretaingen av en femte utførelse av kalanderbeltet.

Kalanderbeltet ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatter tre hovedelementer: et basesubstrat, fiberplate festet på basesubstratet, hvor basesubstratet og fiberplaten sammen blir en fiber/base-komposittstruktur, og en polymer resin påført fiber/base-komposittstrukturen.

Basesubstratet kan være en vevet, ikke vevet, strikket eller flettet struktur av gam av de variasjoner som brukes i produksjon av papirmaskinduk, så som monofilament, lagvis monofilament og/eller flerfilamentgarn ekstrudert av polymer resinmaterialer. Resiner fra familien av polyamid, polyester, polyuretan, polyaramid og polyoleifnresiner kan brukes for dette formål.

Basesubstratet kan også være ekstrudert av et polymert resinmateriale av de variasjoner som er nevnt ovenfor, i form av en plate eller membran, som senere kan utstyres med hull eller perforeringer. Alternativt kan basesubstratet bestå av gitterstoffer, så som de som er vist i US 4 427 734. Basesubstratet kan også være et spiralleddet belte som vist i f.eks. US 4 567 077.

Videre kan basesubstratet være produsert ved spiralvikling av en strimmel av vevet, ikke vevet, strikket, flettet, ekstrudert eller gittermateriale ifølge de fremgangsmåter som er vist i US 5 360 656. Basesubstratet kan følgelig omfatte en spiralviklet strimmel, hvor hver spiraltørn er forbundet med den neste ved en kontinuerlig søm som gjør basesubstratet endeløst i lengderetningen.

Endelig kan basesubstratet være en laminert struktur omfattende to eller flere baselag, hvert av hvilke kan være en struktur av en av de foregående typer.

Så snart basesubstratet er fremstilt, blir platefibrer påført på den ene eller begge av dets to sider. Konvensjonelt, blir platefibrene festet på basesubstratet ved nålestikking (fiberlåsing). Alternativt kan andre fremgangsmåter, så som varmsmelting, hydro-sammenfiltring, smeltefiber eller smeltbare fiberlag, brukes til å feste platefibrene. Ved varmsmelting, blir standard platefibermateriale påført basesubstratet, og festet på dette etter eksponering til varme ved en temperatur som er ovenfor fibrenes smeltepunkt. I smeltefiberfremgangsmåten, blir fibrer med lavere smeltepunkt blandet med standard platefibermaterialer, og platen som produseres fra blandingen blir påført basesubstratet og festet til dette etter eksponering til varme ved en temperatur over smeltepunktet for fibrene med lave smeltepunkt, men under smeltepunktet for standard platefibermateriale. I teknikker med smeltbare fiberlag, blir en plate av fibrer med lavere smeltepunkt plassert som i en sandwich mellom plater av standard platefibermateriale. Alle blir påført basesubstratet, og festet til dette ved nålstikking og ved eksponering til oppvarming ved temperatur over smeltepunktet for fibrene med lave smeltepunkt, men under smeltepunktet for standard platefibermateriale.

Et polymert resinsystem, så som et polyuretan resinsystem, blir så påført overflatene av fiber/base-komposittstrukturen som platefibrene er festet på, er tillatt å trenge inn fra overflaten til en tilnærmet jevn dybde inne i fiber/base-komposittstrukturen. Den tilnærmet jevne dybde kan være til hvilket som helst punkt inne i strukturen, deriblant helt gjennom strukturen, så vel som helt gjennom hvilken som helst basefiber som er festet på den andre overflate av basesubstratet. I et slikt tilfelle, vil hele basesubstratet og alle platefibrer bli helt kapslet inne i det polymere resinmateriale. Platefibrer som er festet på basesubstratet, vil i alle tilfelle tillatte at dybden av gjennomtrengning av resin inn i fiber/base-komposittstrukturen blir mer presist styrt, og sikrer at dybden vil bli i det vesentlige jevn. Størrelsen, vekten og densiteten av platefibrene hjelper til å styre resininntrengningen. Hvis inntrengningen av resin inn i basesubstratet skal unngås, kan platefibrer av passende størrelse, vekt og densitet hindre slik inntrengning. Den andre overflate av basesubstratet, med eller uten platefibrer, kan også belegges separat. I hvert tilfelle, blir resinmaterialet påført til en tykkelse som er over overflaten av fiber/base-komposittstrukturen slik at i den etterfølgende sliping og/eller polering av overflaten eller overflatene av resinbelegget, vil ingen del av fiber/base-komposittstrukturen bli eksponert.

Det polymere resinsystem kan påføres ved hvilken som helst av flere velkjente teknikker. I en slik teknikk, kjent som teknikken med flere tynne strøk (MTP), blir en belegningsstang som strekker seg på tvers av hele brédden av fiber/base-komposittstruk turen brukt til å påføre et jevnt tykt lag av polymerresinmateriale på en gang over hele bredden. Senere lag av resin kan påføres for å bygge opp passende tykkelse, idet man hver gang hever belegningsstangen med ønsket mengde. Etterfølgende resinlag kan være av forskjellig formulering eller hardhet, avhengig av behovene.

I en annen teknikk, kjent som ett-strøks spiralteknikk (SPS), blir en smal strimmel av resin kontinuerlig påført en endeløs fiber/base-komposittstruktur i spiralform. Etterfølgende lag av resin kan påføres den ene eller begge sider av strukturen for å bygge opp en ønsket tykkelse av belegget.

En pulver-belegningsteknikk, i hvilken et jevnt tykt lag av polymert resinmateriale blir påført fiber^ase-komposittstrukturen i pulverform og senere smeltet ved en oppvarmingsanordning, så som infrarøde varmeanordninger, kan også brukes som et alternativ til MTP og SPS-teknikkene.

De foregående belegningsteknikker kan også brukes i hvilken som helst kombinasjon med hverandre.

Etter at den ønskede mengde resinbelegg er påført en eller begge sider av fiber/base-komposittstrukturen, og resinmaterialet er herdet, kan resinoverflaten eller -overflatene slipes for å gi en overflate-glatthet av den grad som er nødvendig for den senere anvendelse som kalanderbeltet er tiltenkt.

Figur 1 viser et tverrsnitt av den første utførelse av kalanderbeltet 10 ifølge den foreliggende oppfinnelse. Kalanderbeltet 10 består av et basesubstrat 12 som er vevet i et dupleksmønster av renningsgarn 14 og veftgarn 16. Basesubstratet 12 kan være vevet endeløst, i hvilket tilfelle veftgarnene 16 vil bli orientert i maskinretningen eller løpsret-ningen for kalanderbeltet 10, eller kan være fiatvevet og senere forbundet til endeløs form, i hvilket tilfelle veftgarnene 16 vil bli orientert på tvers av maskinretningen eller bevegelsesretningen.

Antatt at basesubstratet 12 skal være i endeløs form, har det en innside 18 og en utside 20.1 denne første utførelse av kalanderbeltet 10, er en stapelfiberplate 22 festet på utsiden 20 av basesubstratet 12, og strekker seg delvis gjennom basesubstratet 12. Sammen danner basesubstratet 12 og stapelfiberplaten 22 en fiber/base-komposittstruktur 24.

Et polymert resinmateriale 26 er så påført på utsiden 20 av fiber/base-komposittstrukturen 24, og trenger gjennom til en jevn dybde inne i denne. Et lag 28 av polymert resinmateriale 26 er bygd opp over stapelfiberplaten 22. Etter at det polymere resinmateriale 26 er herdet, blir det slipt og/eller polert for å gi de ønskede overflatekarakteristikker og kalanderbeltet 10 som helhet en jevn tykkelse. Slipingen og/eller poleringen vil ikke blotte noen fibrer eller gam i fiber/base-komposittstrukturen 24, slik at kalanderbeltet 10 har et lag 28 av polymermateriale 26 av ønsket tykkelse over stapelfiberplaten 22.

Figur 2 viser et tverrsnitt av en annen utførelse av kalanderbeltet 30. Som før, som illustrasjon, omfatter kalanderbeltet 30 et basesubstrat 32 vevet i et dupleksmønster av renningsgam 34 og veftgarn 36. Antatt at basesubstratet 32 er i endeløs form, har det en innside 38 og en utside 40.

I denne andre utførelse av kalanderbeltet 30, er en stapelfiberplate 42 festet på både innsiden 38 og utsiden 40 av basesubstratet 32, og strekker seg helt gjennom basesubstratet 32. Sammen danner basesubstratet 32 og stapelfiberplaten 42 en fiber/base-komposittstruktur 44.

Som i den første utførelse, er et polymert resinmateriale 46 påført utsiden 40 av fiber/base-komposittstrukturen 44, og trenger gjennom til en jevn dybde i denne. Et lag 48 av polymert resinmateriale 46 er bygd opp ovenfor stapelfiberplaten 42. Som ovenfor, etter at polymerresinmaterialet 46 er herdet, blir det slipt og/eller polert for å gi det de ønskede overflatekarakteristikker og kalanderbeltet 30 som helhet en jevn tykkelse. Slipingen og/eller poleringen eksponerer ikke noen fibrer eller gam i fiber/base-komposittstrukturen 44, slik at kalanderbeltet 30 har et lag 48 av polymert resinmateriale 46 av ønsket tykkelse over stapelfiberplaten 42.

Figur 3 viser et tverrsnitt av en tredje utførelse av kalanderbeltet 50. Kalanderbeltet 50 omfatter igjen et basesubstrat 52 som er vevet i et dupleksmønster av renningsgam 54 og veftgarn 56. Antatt at basesubstratet 52 er i endeløs form, har det en innside 58 og en utside 60.

I denne tredje utførelse av kalanderbeltet 50, er en stapelfiberplate 62 festet på utsiden 60 av basesubstratet 52 og strekker seg delvis gjennom basesubstratet 52. Sammen danner basesubstratet 52 og stapelfiberplaten 62 en fibe^ase-komposittstruktur64.

Et polymert resinmateriale 66 er så påført utsiden 60 av fiber/base-komposittstrukturen 64, og trenger helt gjennom denne for å danne et belegg på innsiden 58 av fiber/base-komposittstmkturen 64. Et lag 68 av polymert resinmateriale 66 er bygd opp over stapelfiberplaten 62. Beleggingsprosessen levner også et lag 70 av polymert resinmateriale 66 på innsiden av fiber/base-komposittstrukturen 64. Etter at polymerresinmaterialet 66 er herdet, blir både laget 68 og laget 70 slipt og/eller polert slik at de kan gis de ønskede overflatekarakteristikker, og slik at kalanderbeltet 50 som helhet kan utstyres med en jevn tykkelse. Slipingen og/eller poleringen eksponerer ikke noen fibrer eller gam verken på innsiden 58 eller utsiden 60 av fiberÆase-komposittstrukturen 64, slik at kalanderbeltet 50 har et lag 68 av polymert resinmateriale 66 av ønsket tykkelse over stapelfiberplaten 62, og et lag 70 av polymert resinmateriale 66 av ønsket tykkelse på innsiden 58 av fibe^ase-komposittstrukturen 64. Kalanderbeltet 50 er av den variant som kan brukes både i en kalander av rulle-typen og av sko-typen.

Figur 4 er et tverrsnitt av en fjerde utførelse av kalanderbeltet 80. Kalanderbeltet 80 omfatter igjen et basesubstrat 82 som er vevet i et dupleksmønster av renningsgam 84 og veftgarn 86. Antatt at basesubstratet 82 er i endeløs form, har det en innside 88 og en utside 90.

I denne fjerde utførelse av kalanderbeltet 80, er en stapelfiberplate 92 festet både på innsiden 88 og utsiden 90 av basesubstratet 82, og strekker seg helt gjennom basesubstratet 82. Sammen danner basesubstratet 82 og stapelfiberplaten 92 en fiber/base-komposittstruktur 94.

Et polymert resinmateriale 96 er så påført utsiden 90 av fiber/base-komposittstrukturen 94 og trenger inn til en jevn dybde i denne. Et lag 98 av polymert resinmateriale 96 er bygd opp over stapelfiberplaten 92 på utsiden 90 av fiber/base-komposittstrukturen 94. Etter at det polymere resinmateriale 96 er herdet, blir det slipt og/eller polert for å gi det de ønskede overflatekarakteristikker og kalanderbeltet 80 som helhet en jevn tykkelse. Slipingen og/eller poleringen eksponerer ikke noen fibrer eller gam i fiber/base-komposittstmkturen 94, slik at kalanderbeltet 80 har et lag 98 av polymert resinmateriale 96 av ønsket tykkelse over stapelfiberplaten 92.

Et polymert resinmateriale 100, enten det samme som eller forskjellig fra det polymere resinmateriale 96, blir så påført innsiden 88 av fiber/base-komposittstrukturen 94 og trenger inn til en jevn dybde i denne. Det skal imidlertid forstås, at innsiden 88 av fiber^ase-komposittstrukturen 94 kunne belegges først, før utsiden 90. Et lag 102 av polymert resinmateriale 100 blir bygd opp nedenfor stapelfiberplaten 92 på innsiden 88 av fiber/base-komposittstrukturen 94. Etter at polymer resinmaterialet 100 er herdet, blir det slipt og/eller polert for å gi det de ønskede overflatekarakteristikker og kalanderbeltet 80 som helhet en jevn tykkelse. Som før, vil ikke sliping og/eller polering eksponere noen fibrer eller gam av fiber/base-komposittstrukturen 94, slik at kalanderbeltet 80 har et lag 10 av polymert resinmateriale 100 med ønsket tykkelse over stapelfiberplaten 92 på innsiden 88 av fiber/base-komposittstrukturen 94. Kalanderbeltet 80 er også av den variant som er brukbar i kalandere både av rulle-typen og sko-typen.

En femte utførelse av kalanderbeltet 110 er vist i tverrsnitt på figur 5. I dette tverrsnitt i maskinretningen, kan man se at kalanderbeltet 110 har en laminert struktur som et basesubstrat, som omfatter et primært baselag 112.

Det primære baselag 112 er vevet av monofilamentgarn i en tolags eller dupleks vev. Maskinretningsgarnet 114, som er renningsgarnet i det på maskinen sømbare stoff som brukes som primært baselag 112, danner sømsløyfer 116 som er interdigitert for å skape en passasje gjennom hvilken en svingtapp 118 blir dirigert for å forbinde det primære baselag 112 til endeløs form. Gam i tvernnaskinretningen 120, som er renningsgarnene under veving av det primære baselag 112, er i likhet med maskinretningsgarnet 114, monofilamentgarn.

Det primære baselag 112 trenger ikke å være en på maskinen sømbart stoff, skjønt dette er å foretrekke fordi det ville tillate at kalanderbeltet 110 installeres i kalandere som ikke er utkraget. Hvor kalanderen er utkraget, kan det primære baselag 112 og derfor kalanderbeltet 110, være endeløst.

Et sekundært baselag 122 er festet på utsiden av det primære baselag 112. Det vil si, mer spesielt, at det sekundære baselag 12 er festet på den ytre overflate av den endeløse sløyfe som dannes av det primære baselag 112.

Det sekundære baselag 122 er av en enlags vev, så som en enkelt vev, og kan være forbundet til endeløs form ved en vevet søm, eller kan være vevet endeløst. Det sekundære baselag 122 er vevet av maskinretningsgarn 124 og tverrmaskinretningsgarn 126, som begge kan være monofilamentgarn. Andre gam enn monofilamentgarn kan brukes i vevingen av det sekundære baselag 122.

Det sekundære baselag 122 plasseres over det primære baselag 112, og plasseres i endeløs rundt dette ved en pinnesøm hvis det er et på maskinen sømbart stoff. Det primære baselag 112 og det sekundære baselag 122 blir så festet på hverandre til stikking av en stapelfiberplate 128 gjennom det sekundære baselag 122 og inn i det primære baselag 112, under oppbygging av et lag av stapelfiberplater 128 over det sekundære baselag 122. Stapelfiberplaten 18 stikkes også gjennom undersiden av det primære baselag 112. Om nødvendig kan stapelfiberplaten 128 også stikkes direkte på undersiden av det primære baselag 112.

Minst et eller flere lag av polyuretanresin 130 påføres så stapelfiberplaten 128 over det sekundære baselag 122. Resinet 130 trenger inn i stapelfiberplaten 128, men ikke inn i eller gjennom det sekundære baselag 122, skjønt resinet 130 kan trenge gjennom rett opp til overflaten av det sekundære baselag 122. Resinet 130 bygges opp til en ønsket tykkelse over stapelfiberplaten 128. Så snart den ønskede tykkelse er nådd, blir polyuretanresinet 130 herdet, og så snart det er herdet, blir det slipt til en jevn tykkelse uten å eksponere noe av stapelfiberplaten 128.

Hvor det primære baselag 112 er et på maskinen sømbart stoff, som representert på figur 5, blir inntrengningen av polyuretanresin 130 styrt slik at sømsløyfene 116 forblir åpne, dvs fri for resin 130. På denne måte, etter herding og sliping av polyuretanresin 130, kan svingbolten 118 fjernes, og resinet 130 og det sekundære baselag 122 kappet ovenfor, men uten å skade, sømsløyfen 116, for å plassere kalanderbeltet 110 i flat form uten søm for forsendelse og senere installasjon på en kalander som ikke er utkraget. Installasjonen går fremover ved interdigitering av sømsløyfene 116 og ved å dirigere en svingtapp 118 gjennom den passasje som er definert ved de interdigiterte sømsløyfer 116. Et resin kan så påføres snittet i resinlaget 130 for å lukke snittet og gjøre sømmen ugjennomtrengelig. Resinet kan så herdes og slipes for å blandes inn med resten av resinlaget 130.

Det foreliggende kalanderbelte presenterer flere fordeler som man ikke finner i kalanderbelter ifølge tidligere teknikk.

Nærvær av en stapelfiberplate festet på en eller begge overflater av basesubstratet gjør det mulig for produsenten av kalanderbeltet å styre den dybde som resin trenger inn i beltet. Det vil si, fiberplaten sikrer at resininntrengningen er i det vesentlige jevn til en hvilken som helst dybde fra delvis til helt gjennom fiber/base-komposittstrukturen. Hvor stoffet skal belegges på bare en side, kan en mindre mengde av resin og færre beleggstrøk være nødvendig for å bygge opp en ønsket tykkelse, siden nærvær av fiberplaten kan holde resin fra å trenge inn i eller gjennom basesubstratet. Videre, uten stapelfiberplaten, er inntrengning av resin inn i basesubstratet ganske ujevn. Som tidligere diskutert, er ujevnheter uakseptable i et kalanderbelte fordi de forårsaker lokaliserte områder av høyt trykk i klemmen. Dette vil i sin tur gi en ujevn glans til arket som blir kalandrert, og gir det et flekket utseende. Videre, hvor beltene blir belagt på begge sider, kan ujevn resininntrengning forårsake lokaliserte områder av dårlig binding og følgelig resindelaminering under bruk. Bruken av stapelfiberplate for å styre dybden av resininntrengning løser begge disse problemer.

Stapelfiberplaten virker dessuten til å binde polyuretanresin til basesubstratet, og eliminerer behovet for et bindingslag eller indre lag, og hindrer derved resindelaminering på grunn av den høyere beleggoverflate som presenteres ved stapelfiberplaten sammenliknet med et basesubstrat som mangler en stapelfiberplate.

Stapelfiberplaten blir også en del av en fiber-forsterket resinmatrise, som eliminerer delaminering mellom lagene, dvs delaminering av oppbygde resinlag fra hverandre. Som en ytterligere fordel, er en fiber-forsterket resinmatrise mindre sårbar for spennings-sprekking og sprekkforplantning. Videre kan resinbelegget være tykkere enn det hittil har vært mulig, fordi resinbelegget er forsterket med stapelfiberplaten.

Stapelfiberplaten gir også kalanderbeltet en større sammenpressbarhet i Z-retningen, og kanskje en større elastisk gjenvinning, enn kalanderbelter ifølge tidligere teknikk.

Resinsystemer for kalanderbelter må være myke nok til å tillate at kalanderbeltene deformeres for å gi en ettergivende klemme. Hvis resinsystemet er for mykt vil det imidlertid ikke ha tilstrekkelig holdbarhet til å gi lang levetid, og vil utmattes. På den annen side, hvis resinsystemet er for hardt, vil det ikke være tilstrekkelig ettergivende til å gi fordelene med en ettergivende eller myk klemme kalander. Nærvær av en stapelfiberplate i de foreliggende kalanderbelter tillater bruk av en myk resin for å oppnå ettergivning i klemmen, og fremdeles opprettholde dens strukturelle integritet og elastisitet.

Endelig vil stapelfiberplaten tillate fremstilling av et tykkere og tyngre kalanderbelte enn er praktisk med et basesubstrat som ikke inneholder en fiberplate, fordi stapelfiberplaten reduserer hystereseeffektene forårsaket ved gjentatt kompresjon og hviling av kalanderbeltet.

Det foreliggende kalanderbelte kan brakes i hvilken som helst type kalander: rulle, flerrulle og sko-type kalandere, skjønt for bruk med sistnevnte, må kalanderbeltet ha et polymerresinbelegg på sin indre overflate for kontakt med den oljesmurte pressesko, som er tilfellet for et belte med en lang klemmepresse. Med andre ord, resinet må fullstendig dekke begge overflater av fiber^ase-komposittstrukturen, hvis kalanderbeltet skal brukes på en sko-kalander.

Det følgende er eksempler på den foreliggende oppfinnelse, og skal ikke anses som en begrensning av kravene.

Eksempel I. Et basesubstrat med et primært baselag og et sekundært baselag ble fremstilt. Det primære baselag var av en dupleksvev med 0,35 mm MD (maskinretning) monofilamentgarn og 0,4 mm CD (tverr-maskinreming) monofilamentgarn. MD-garntettheten var 100 garn/dm, og CD-gamtettheten var 157 garn/dm, i dette primære baselag.

Det sekundære baselag var en enkeltlags vev med 0,25 mm MD monofilamentgarn og fire lags 0,2 mm CD monofilamentgarn, dvs lagvis monofilamentgarn med fire 0,2 mm monofilamentfibrer.

Basesubstratet, omfattende det primære og det sekundære baselag, hadde en masse på 855 g/m .

Platefibrer med 11 dtex (10 denier) ble påført og festet på basesubstratet ved nålstikking. Platefibrene ble påført i en tetthet på 1135 g/m , 10 % av hvilke ble påført baksiden (primært baselag) av basesubstratet. Den totale masse pr. plateenhet av fiber/base-komposittstrukturen (basesubstrat og stapelfiberplate) var 1990 g/m .

Denne fiber/base-komposittstruktur ble videre behandlet for å gi den en densitet på 0,423 g/cm<3>, og en tykkelse på 0,467 cm.

Et belegg av polyuretanresin med en viskositet på 6000 eps ble påført via flere strøk på oversiden (det sekundære baselag) av fiber/base-komposittsubstratet. Resinlaget ble bygd opp litt ovenfor den øvre overflates fiberplan. Den resinimpregnerte fiber/base-komposittstruktur ble utsatt for varme for å tørke og herde resinet. Overflatesliping ble utført for å gi den nødvendige glatthet uten å eksponere noen platefibrer i overflaten. Den endelige tykkelse av det resulterende belte var 0,483 cm.

Undersøkelse av et tverrsnitt av beltet viste at resin hadde trengt inn bare til overflaten av det sekundære baselag, og at resinbelegget var til stede i omkring 40 % av beltets tykkelse.

Uten nærvær av fiberplaten, ville resin ha trengt inn i og gjennom de primære og sekundære baselag i basesubstratet, med praktisk talt innkapsling av disse. Siden de primære og sekundære baselag utgjør omkring 60 % av beltets totale tykkelse, ville det vært nødvendig å påføre meget mer resin for å lage et belte av samme totale tykkelse på 0,483 cm. Dette ville vært kostbart både når det gjelder resin (materialkostnad) og prosesseirngstid. I tillegg, var den nøytrale akse for bøying av beltet meget nærmere den belagte overflate enn den ville ha vært hvis de primære og sekundære baselag var totalt impregnert.

Eksempel II. Den samme fiber/base-komposittstruktur som i eksempel I ble laget og prosessert. Et belegg av polyuretanresin med en viskositet på 9000 eps ble brukt, igjen påført via flere strøk på oversiden (det sekundære baselag) av fiber/base-komposittsubstratet. Resinlaget ble bygd opp litt ovenfor den øvre overflaten av fiberplanet. Den resin-impregnerte fiber/base-komposittstruktur ble utsatt for varme for å tørke og herde resinet. Overflatesliping ble utført for å gi den nødvendige glatthet uten å eksponere noen platefibrer.

Undersøkelse av et tverrsnitt av beltet viste at resin hadde trengt inn i platefiberområdet, men hadde ikke nådd det sekundære baselag. Igjen, uten nærvær av fiberplaten, ville resin ha trengt inn i og gjennom de primære og sekundære baselag i basesubstratet.

I alminnelighet, detaljene av konstruksjonen av fibe^ase-komposittstrakturen og typen av polymert resin og dens egenskaper, deriblant viskositet, som brukes til å belegge flber^ase-komposittstrukturen, er under styring av produsenten av beltet. For eksempel, hvis fiber^ase-komposittstmkturen som brukt i eksemplene I og II ble modifisert enten ved å øke dens densitet ved å redusere dens første tykkelse, eller ved å endre størrelsen på platefiberen til et finere materiale så som 3,3-dtex (3 denier), ville resinsystemet som brukt i eksempel I trengt inn i en mindre, i hovedsak jevn avstand i platestrukturen.

En rekke eksperimenter hvor detaljene av konstruksjonen av fiber/base-komposittstrukturen, resinsystemet som ble brukt og beleggprosessen kunne varieres, ville gi datasett så vil det gjøre mulig å forutsi dybden av inntrengning av en spesiell resin, prosessert på en spesiell måte, for en gitt fiber/base-komposittstruktur.

Modifikasjoner til det ovenstående kunne være åpenbare for folk med vanlige ferdigheter i teknikken, men ville ikke bringe oppfinnelsen modifisert på denne måte utover omfanget av kravene.

Claims

1. Kalanderbelte (10) for ettergivende kalandrering av en papir- eller pappbane omfattende et basesubstrat (12) i form av en endeløs sløyfe og med en ytre (20) og en indre (18) side,karakterisert vedat en første stapelfiberplate (22) er festet på den ytre side (20), at basesubstratet (12) og stapelfiberplaten (22) sammen danner en fiber/base-komposittstruktur (24), at et første polymert resinmateriale (26) impregnerer fiber/base-komposittstrukturen (24) til ensartet dybde, at det første polymere resinmateriale (26) danner et lag over den første stapelfiberplaten (22) på basesubstratets (12) ytre side (20), at kalanderbeltet (10) har en slipt og polert overflate hvor ingen del av den første stapelfiberplate (22) blir eksponert etter sliping og polering, og at kalanderbeltet (10) oppnår ensartet tykkelse.

2. Kalanderbelte ifølge krav 1,karakterisert vedat basesubstratet (12) er et stoff som er valgt av en gruppe bestående av vevde, ikke vevde, strikkede eller flettede stoffer.

3. Kalanderbelte ifølge krav 1,karakterisert vedat basesubstratet (12) er en ekstrudert plate av et polymert resinmateriale.

4. Kalanderbelte ifølge krav 1,karakterisert vedat basesubstratet (12) er et ekstrudert gitterstoff.

5. Kalanderbelte ifølge krav 1,karakterisert vedat basesubstratet (12) er et spiralleddet stoff.

6. Kalanderbelte ifølge krav 1,karakterisert vedat basesubstratet (12) er et strimmelmateriale som er spiralviklet i et antall tøm som hver er forbundet med de nærliggende tøm til en kontinuerlig søm, hvor basesubstratet (12) er endeløst i lengderetningen og strimmelmaterialet er valgt fra en gruppe bestående av vevde stoffer, ikke vevde stoffer, strikkede stoffer, ekstruderte plater av polymermateriale og ekstruderte gitterstoffer.

7. Kalanderbelte ifølge krav 1,karakterisert vedat basesubstratet (12) er et på maskinen sømbart stoff.

8. Kalanderbelte ifølge krav 1,karakterisert vedat basesubstratet (12) er en laminert struktur omfattende minst to baselag.

9. Kalanderbelte ifølge krav 8,karakterisert vedat minst to lag er et primært baselag (112) og et sekundært baselag (122).

10. Kalanderbelte ifølge krav 9,karakterisert vedat det primære baselag (112) er en endeløs sløyfe innen en endeløs sløyfe utformet av det sekundære baselag (122), hvor utsiden av basesubstratet (12) er en ytre side av det sekundære baselag(122), og hvor det første polymere resinmateriale (26) impregnerer fiber/base-komposittstmkturen (24) opp til den ytre side av det sekundære baselag (122).

11. Kalanderbelte ifølge krav 9,karakterisert vedat minst et av de primære (112) og det sekundære (122) baselag er et stoff valgt fra gruppen bestående av vevde, ikke vevde, strikkede og flettede stoffer.

12. Kalanderbelte ifølge krav 9,karakterisert vedat minst et av de primære (112) og de sekundære (122) baselag er en ekstrudert plate av et polymert resinmateriale.

13. Kalanderbelte ifølge krav 9,karakterisert vedat minst et av det primære (112) og det sekundære (122) baselag er ekstrudert gitterstoff.

14. Kalanderbelte ifølge krav 9,karakterisert vedat minst et av de primære (112) og det sekundære (122) baselag er et spiralleddet stoff.

15. Kalanderbelte ifølge krav 9,karakterisert vedat minst et av de primære (112) og sekundære (122) baselag er et strimmelmateriale som er spiral viklet et antall tøm, hvor hver strimmel er forbundet med de nærliggende tøm med en kontinuerlig søm, hvor minst et av de primære (112) og sekundære (122) baselag er endeløst i lengderetningen, og strimmelmaterialet er valgt fra en gruppe bestående av vevde stoffer, ikke vevde stoffer, strikkede stoffer, flettede stoffer, ekstruderte plater av polymermateriale og ekstruderte gitterstoffer.

16. Kalanderbelte ifølge krav 9,karakterisert vedat minst et av de primære (112) og sekundære (122) baselag er et på maskinen sømbart stoff.

17. Kalanderbelte ifølge krav 1,karakterisert vedat den første stapelfiberplate (22) er festet ved nålstikking.

18. Kalanderbelte ifølge krav 1,karakterisert vedat den første stapelfiberplate (22) er festet ved hydro-sarnmenfiltring.

19. Kalanderbelte ifølge krav 1,karakterisert vedat den første stapelfiberplate (22) er festet ved varmsmelting.

20. Kalanderbelte ifølge krav 1,karakterisert vedat den første stapelfiberplate (22) er festet med smeltefiber.

21. Kalanderbelte ifølge krav 1,karakterisert vedat den første stapelfiberplate (22) er festet med lag av smeltbare fibrer.

22. Kalanderbelte ifølge krav 1,karakterisert vedat det omfatter en annen stapelfiberplate (42) festet til den indre side (18) av basesubstratet(12), hvor den andre stapelfiberplate (42) og basesubstratet (12) og den første stapelfiberplate (22) sammen danner fiber/base-komposittstrukturen (24).

23. Kalanderbelte ifølge krav 22,karakterisert vedat den andre stapelfiberplate (42) er festet ved nålstikking.

24. Kalanderbelte ifølge krav 22,karakterisert vedat den andre stapelfiberplate (42) er festet ved hydro-sarnmenfiltring.

25. Kalanderbelte ifølge krav 22,karakterisert vedat den andre stapelfiberplate (42) er festet ved varmsmelting.

26. Kalanderbelte ifølge krav 22,karakterisert vedat den andre stapelfiberplate (42) er festet ved smeltefiber.

27. Kalanderbelte ifølge krav 22,karakterisert vedat den andre stapelfiberplate (42) er festet med lag av smeltbare fibrer.

28. Kalanderbelte ifølge krav 1,karakterisert vedat det første polymere resinmateriale (26) impregnerer fiber/base-komposittstrukturen (24) uten å nå basesubstratet (12).

29. Kalanderbelte ifølge krav 1,karakterisert vedat det første polymere resinmateriale (26) impregnerer fiber/base-komposittstrukturen (24) til en dybde inne i basesubstratet (12).

30. Kalanderbelte ifølge krav 1,karakterisert vedat det første polymere resinmateriale impregnerer helt gjennom fiber/base-komposittstrukturen (24).

31. Kalanderbelte ifølge krav 1,karakterisert vedat det omfatter et annet polymert resinmateriale (46) som danner et lag på den indre side av basesubstratet (12) i fiber/base-komposittstrukturen, og som har en slipt og polert overflate, slik at etter sliping og polering, ingen del av basesubstratet er eksponert på den slipte og polerte overflate, slik at det andre polymere resinmateriale kan gis de ønskede overflatekarakteristikker, og kalanderbeltet kan ha en jevn tykkelse.

32. Kalanderbelte ifølge krav 22,karakterisert vedat det omfatter et annet polymert resinmateriale (46) som impregnerer fiber/base-komposittstrukturen (24) til en jevn dybde i denne, hvor det andre polymere resinmateriale (46) danner et lag over den andre stapelfiberplaten (42) på innsiden av basesubstratet(12), og har en slipt og polert overflate, slik at ingen del av den andre stapelfiberplate er eksponert på den slipte og polerte overflate etter sliping og polering, idet det andre polymere resinmateriale (46) dermed kan gis de ønskede overflatekarakteristikker, og kalanderbeltet (10) kan ha jevn tykkelse.