EP3853411B1

EP3853411B1 - Verfahren zur herstellung eines mantels für eine breitstreckwalze, verwendung des mantels für eine breitstreckwalze und breitstreckwalze

Info

Publication number: EP3853411B1
Application number: EP19739579.1A
Authority: EP
Inventors: Sarah LIPPL; Martin Breineder
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2018-09-18
Filing date: 2019-07-11
Publication date: 2025-12-31
Anticipated expiration: 2039-07-11
Also published as: WO2020057797A1; FI3853411T3; EP3853411A1; DE102018122778A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Mantels für eine Breitstreckwalze, eine solche Breitstreckwalze sowie die Verwendung einer solchen, im Einzelnen gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
Breitstreckwalzen werden in Maschinen zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserstoffbahn eingesetzt. Im bestimmungsgemäßen Gebrauch derartiger Maschinen kommen Breitstreckwalzen z.B. zur Papierherstellung einerseits mit der fertigen Papierbahn wenigstens mittelbar in Kontakt, beispielsweise in Streichaggregaten, in denen die Papierbahn gestrichen wird oder im Bereich der Aufwicklung, in der die fertige Papierbahn zu Tambouren gewickelt wird. Andererseits können Breitstreckwalzen auch im Bereich der Formierpartie wenigstens mittelbar in Kontakt mit Bespannungen der Maschine, wie Formiersieben kommen. In jedem Fall sind derartige Breitstreckwalzen im Betrieb der Maschine durch den Kontakt einer hohen Reibung und daher Abrasion unterworfen. In der Formierpartie kommt zu der hohen Reibung noch die feuchte Umgebung bedingt durch die Fasersuspension hinzu.
Eine gattungsgemäße Breitstreckwalze weist eine Mehrzahl von auf einem Walzenkern aufeinanderfolgend angeordneten und um dessen Drehachse (Walzenachse genannt) drehbar gelagerten zylindrischen Aussenbuchsen (auch Segmente genannt) auf. Die Aussenbuchsen sind dabei untereinander berührungsfrei im Abstand - bevorzugt im gleichen Abstand - zueinander angeordnet. Sie sind unabhängig voneinander auf dem Walzenkern gelagert. Über die äußeren Zylindermantelflächen der einzelnen Aussenbuchsen ist ein einziger, zusammenhängender Mantel gezogen. Es ist der Mantel, der wie oben beschrieben bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Breitstreckwalze mit einer Papierbahn in Kontakt kommt. Dazu umschlingt die Papierbahn bzw. die Bespannung die Breitstreckwalze wenigstens teilweise in Umfangsrichtung dieser gesehen. Ferner sind Breitstreckwalzen bekannt, welche bananenförmig, d.h. mit senkrecht zur Längsachse der Walze gebogenem Walzenkern ausgebildet sind. Der Mantel folgt dann im Wesentlichen der Außenkontur des Walzenkerns, verläuft also ebenfalls gebogen. Ein Verfahren zur Herstellung eines Mantels für eine Breitstreckwalze ist aus DE 20 2016 105130 U1 bekannt.
Aus dem Stand der Technik bekannte Breitstreckwalzen neigen infolge der eingangs genannten Belastungen zu einem frühzeitigen Verschleiß. Werden Mäntel von derartigen Breitstreckwalzen mehrschichtig ausgeführt, so kann es zu ungewollten Ablösungen der einzelnen Schichten im bestimmungsgemäßen Betrieb der Maschine kommen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Mantel für eine Breitstreckwalze und eben ein solche anzugeben, der/die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet. Insbesondere sollen Ablösungen der einzelnen Schichten von mehrschichtigen Breitstreckwalzen vermindert und die Lebensdauer derartiger Breitstreckwalze vergrößert werden. Schließlich soll auch der Fertigungsaufwand eines solchen Mantels reduziert werden.
Die Erfinder haben erkannt, dass durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren die Lebensdauer des Mantels erheblich verbessert werden kann. Dies wird dadurch erzielt, dass beiden Polymerschichten des Mantels gleichzeitig, also in einem Hub gefertigt werden. Als Hub wird dabei die Bewegung der Gießdüsen von einem axialen Ende zum anderen axialen Ende - entlang der Drehachse des herzustellenden Mantels - gesehen. Dies entspricht dem Begriff des erfindungsgemäßen Arbeitsgangs. Das bedeutet, dass der Mantel in nur einer einzigen Bewegung der Gießdüsen gesehen fertiggestellt wird. Die Polymere, die aus den beiden Gießdüsen austreten und nach Vernetzung die beiden Polymerschichten des Mantels bilden werden während des erfindungsgemäßen Gießprozesses "nass-in-nass" übereinander gegossen. Dieser Begriff bedeutet, dass die erste, radial innere Polymerschicht noch nicht vollständig vernetzt ist - sondern noch "klebrig" ist, da wird bereits die zweite, radial äußere Polymerschicht auf diese aufgebracht. Auch die Verstärkungsstruktur wird zeitlich gesehen nach dem Ausbringen der ersten, jedoch noch vor oder im Augenblick des Ausbringens der zweiten Polymerschicht auf die erste Polymerschicht auf letztgenannte aufgebracht, um diese zumindest in der ersten Polymerschicht einzubetten. Mittels dieses Verfahrens ergibt sich ein monolithisch hergestellter Mantel, dessen Polymerschichten und Verstärkungsstruktur eine verbesserte Haftung aufweisen, sodass Ablösungen infolge der Belastung im bestimmungsgemäßen Betrieb verringert werden. Zudem wird durch den vereinfachten Herstellungsprozess Fertigungszeit eingespart.
Unter dem Begriff sukzessives Ausbringen ist das Ausbringen eines Polymers nach und nach, also stückweise über den gesamten Außendurchmesser des Gießzylinders bzw. der zweiten Polymerschicht zu verstehen. Dies erfolgt nach dem Rotationsgussverfahren, indem der Gießzylinder drehangetrieben wird und die beiden Gießdüsen entlang dessen Drehachse axial verschoben werden. Während der Überlagerung dieser beiden Relativbewegungen wird aus den beiden Gießdüsen Polymer ausgebracht. Der Mündungsquerschnitt der Gießdüsen für Polymer beträgt nur einen Bruchteil der Umfangsfläche des herzustellenden Mantels. Daher wird gemäß dem Rotationsgußverfahren jeweils ein Polymerstreifen auf dem Gießzylinder bzw. der zweiten Polymerschicht spiralig abgelegt, bis eben die gesamte Umfangsfläche des Mantels auf dieses Weise fertiggestellt wird.
Wenn davon die Rede ist, dass die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens gleichzeitig zueinander in einem Arbeitsgang stattfinden, ist damit gemeint, dass diese Schritte zur gleichen Zeit, jedoch an einem unterschiedlichen Abschnitt des Außenumfangs des herzustellenden Mantels bzw. Gießzylinders oder der ersten Polymerschicht, also nur lokal versetzt, d.h. um den Abstand der beiden Gießdüsen zueinander entfernt erfolgen. Der Abstand der Gießdüsen untereinander kann ein Vielfaches der Breite der Mündung der Düsen, also der Breite des Polymerstreifens, der aus diesen ausbringbar ist, betragen.
Mit Breitstreckwalze im Sinne der Erfindung ist die eingangs genannte, gattungsgemäße Breitstreckwalze gemeint.
Unter einer Faserstoffbahn im Sinne der Erfindung ist ein Gelege bzw. Gewirre von Fasern, wie Holzfasern, Kunststofffasern, Glasfasern, Kohlenstofffasern, Zusatzstoffen, Additiven oder dergleichen zu verstehen. So kann die Faserstoffbahn beispielsweise als Papier-, Karton- oder Tissuebahn ausgebildet sein. Sie kann im Wesentlichen Holzfasern umfassen, wobei geringe Mengen anderer Fasern oder auch Zusatzstoffe und Additive vorhanden sein können. Dies bleibt je nach Einsatzfall dem Fachmann überlassen.
Unter einem Mantel im Sinne der Erfindung ist ein in Umfangsrichtung um dessen Längsachse in sich - nach Art einer Schlaufe - geschlossenes Band gemeint. An seinen axialen Enden ist der Mantel - in Breitenrichtung entlang der Längsachse gesehen - offen. Damit kann der Mantel über eines seiner axialen Enden über einen Walzenkern (bzw. dessen Segmente) der Breitstreckwalze gezogen werden. In einem solchen Fall liegt dann die Innenfläche (radial innerste Außenfläche) des Mantels auf der (radial äußersten) Außenfläche der Segmente wenigstens mittelbar auf. Wenigstens mittelbar beinhaltet die Alternativen mittelbar (durch weitere Mittel) und unmittelbar (direkt).
Der Mantel kann teilweise oder vollständig aus einem Polymer hergestellt sein. Als Polymer kann dabei ein gießbares, aushärtbares, bevorzugt elastomeres Polymer, auch Gießelastomer genannt, wie Polyurethan eingesetzt werden.
Mit Polymerschicht ist eine Schicht gemeint, die ein solches gießbares, aushärtbares, bevorzugt elastomeres Polymer umfasst oder vollständig daraus hergestellt ist. Gemäß der Erfindung sind die beiden Polymerschichten einteilig durch Urformen hergestellte, ausgehärtete Schichten. Anders ausgedrückt sind diese monolithisch urgeformt, also durch Gießen hergestellt.
Die beiden Polymerschichten können hinsichtlich ihres Polymers identisch ausgeführt sein. Bei Vorsehen von genau zwei Polymerschichten kann die radial innere (bzw. innerste) Polymerschicht - in Radialrichtung um die Längsachse des Mantels gemessen - etwa eine Dicke von etwa 5 mm aufweisen. Die radial äußere (bzw. äußerste) Polymerschicht kann eine entsprechende Dicke von etwa 10 bis 20 mm aufweisen. Mit dem Begriff etwa ist eine Abweichung von bis zu +/- 20 % des genannten Werts gemeint.
Unter dem Begriff Liniengebilde wird ein linienförmiges Gebilde wie z. B. Faden oder Zwirn verstanden. Mit Faden ist ein linienförmiges, langes und dünnes Gebilde aus einer oder mehreren Fasern gemeint. Unter Zwirn wird ein linienförmiges Gebilde verstanden, das aus mehreren zusammengedrehten Fäden hergestellt ist. Das Liniengebilde kann aus mehreren, umeinander verdrillten Fasern nach Art eines Seils hergestellt sein. Die genannten Definitionen werden dabei unabhängig von dem verwendeten Material und der Dicke verwendet. Damit ist gemeint, dass z.B. ein vergleichsweise dicker metallischer Faden eben als Faden und nicht, wie fachüblich, als Draht bezeichnet wird.
Als Flächengebilde im Sinne der vorliegenden Erfindung gelten flächenförmige - bevorzugt textile - Gebilde wie z. B. Gewebe, Gewirke, Gestricke, Geflechte oder Gelege - die aus linienförmigen Gebilden hergestellt sind. Das Flächengebilde kann ein Band sein. Auch hier werden die genannten Definitionen unabhängig von dem verwendeten Material und der Dicke verwendet.
Die Verstärkungsstruktur wird aus einem Ausgangsmaterial hergestellt.
Unter Ausgangsmaterial wird jenes Material oder Halbzeug verstanden, mittels dem die Verstärkungsstruktur des erfindungsgemäßen fertigen Mantels hergestellt wird. Im Falle von - insbesondere textilen - Flächengebilden kann das Ausgangsmaterial, also Rohmaterial, ein Band, insbesondere endloses Band sein, dessen Breite bedeutend geringer ist als die Breite des Mantels. Bevorzugt ist die Länge so bemessen, dass die (einzige) Verstärkungsstruktur über die gesamte Breite des Mantels kontinuierlich also in einem Hub - ohne Unterbrechung - hergestellt werden kann. Das Ausgangsmaterial kann z.B. in Form von - bevorzugt bandförmiger - Rollenware vorliegen, und der Länge nach von einer Rolle abgespult werden.
Ein fertiger Mantel im Sinne der Erfindung ist ein solcher, dessen beide Polymerschichten ausgehärtet und abschließend bearbeitet, also für den eingangs genannten Zweck z.B. zum Aufziehen auf die Breitstreckwalze oder für die Papierproduktion einsatzbereit ist. Analog ist mit fertiger Polymerschicht eine Schicht gemeint, die ausgehärtet sind.
Mit dem Begriff Verstärkungsstruktur im Sinne der Erfindung ist eine Verstärkung der wenigstens einen, das Polymer enthaltenden oder aus diesem bestehenden Schicht - also der Polymerschicht - gemeint. Dabei kann die Verstärkungsstruktur vollständig in die Polymerschicht eingebettet sein, sodass die Verstärkungsstruktur nicht über die Begrenzung der Polymerschicht hinausgeht. Anders ausgedrückt übernimmt die Polymerschicht die Rolle einer Matrix, welche die Verstärkungsstruktur umgibt und infolge von Adhäsions- oder Kohäsionskräften an die Matrix bindet.
Mit dem Begriff einzige Verstärkungsstruktur ist gemeint, dass das Linien- und/oder Flächengebilde die einzige Verstärkung - der zumindest einen Polymerschicht, aller Polymerschichten und bevorzugt des gesamten, fertigen Mantels selbst - ist. Das bedeutet, dass genau eine Verstärkungsstruktur aus Liniengebilde, Flächengebilde oder einer Kombination dieser beiden vorgesehen ist und sonst keine weitere Verstärkungsstruktur im Sinne der Erfindung. Anders ausgedrückt ist die zumindest eine Polymerschicht, alle Polymerschichten und bevorzugt der gesamte Mantel frei von weiteren (zusätzlichen) Verstärkungsstrukturen, wie Liniengebilden und/oder Flächengebilden und bevorzugt frei von Gelegen.
Unter Gelege wird dabei ein Flächengebilde verstanden, das aus einer oder mehreren Lagen von parallel verlaufenden Fäden besteht, die an ihren Kreuzungspunkten nicht stoff-, reib- oder formschlüssig fixiert sind. Ein solches Gelege ist nach dem Legen selbst nicht tragfähig, d.h. dass es bei Verlagerung die ihm verliehene Form verliert. Damit es seine Form beibehält, müssen die aufeinander gelegten Fäden zwangsweise gehalten werden, z.B. in einer Polymerschicht eingebettet.
Als Gewebe oder Gewebeband wird ein aus Kett- und Schussfäden gewebtes textiles Flächengebilde verstanden. Kett- und Schussfäden überkreuzen sich dabei. Das Gewebe kann dabei ein einziges oder mehrere unterschiedliche, bevorzugt mehrere in ihren mechanischen Eigenschaften unterschiedliche Fadensysteme umfassen. Aber es ist auch denkbar, dass solche Gewebe eingesetzt werden, bei denen die Fäden von Kette und Schuss aus dem gleichen Material hergestellt sind.
Im Wesentlichen in Längs- oder in Breitenrichtung soll so verstanden werden, dass auch beidseits Abweichungen gegenüber der entsprechenden Richtung um 45° möglich sind.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch eine eingangs genannte Maschine bzw. deren Bauteile wie eine Wicklungsvorrichtung, eine Formierpartie oder ein Streichaggregat, in der das erfindungsgemäße Bauteil, also der Mantel und/oder die Breitstreckwalze verbaut ist/sind.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ohne Einschränkung der Allgemeinheit näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine stark schematisierte teilgeschnittene Ansicht auf eine erfindungsgemäße Breitstreckwalze;
Fig. 2: eine schematische teilweise und vergrößerte Teildarstellung eines Ausführungsbeispiels für ein Ausgangsmaterial der Verstärkungsstruktur eines erfindungsgemäßen Mantels in einen Querschnitt durch dessen Längsachse gesehen;
Fig. 3a, 3b: zwei sehr vereinfachte Darstellungen der Vorrichtungen zur Herstellung des Mantels.

In Fig. 1 ist in einer stark schematisierten, teilgeschnittenen Ansicht eine erfindungsgemäße Breitstreckwalze 7 gezeigt. Diese Darstellung ist unmaßstäblich. Die Breitstreckwalze 7 weist einen gekrümmten Walzenkern 7.2 auf. Die Krümmung ist übertrieben dargestellt. Vorliegend folgt der Walzenkern 7.2 der Krümmung seiner Walzenachse 7.1. Letztere ist konzentrisch zu dem Walzenkern 7.2 und in der gewählten Ansicht um eine Lotrechte zur Zeichenebene gekrümmt. Die Breitstreckwalze 7 kann derart ausgeführt sein, dass sie krümmbar ist, also im bestimmungsgemäßem Gebrauch in eine gekrümmte und eine ungekrümmte Stellung verbracht werden kann.
Auf dem Walzenkern 7.2 ist eine Mehrzahl von zylindrischen Aussenbuchsen 7.3 angeordnet. Die Aussenbuchsen 7.3 sind dabei vorzugsweise untereinander berührungsfrei im Abstand entlang der Walzenachse 7.1 zueinander angeordnet. Sie können bevorzugt gleichmäßig über den Walzenkern 7.2 verteilt angeordnet sein. Der Begriff gleichmäßig verteilt angeordnet bezieht sich auf den kleinsten Abstand der Symmetriepunkte (Schnittpunkt der jeweiligen Symmetrieachse mit der Walzenachse 7.1) der jeweils untereinander direkt benachbarten Aussenbuchsen 7.3. In der gezeigten gekrümmten Stellung der Breitstreckwalze 7 schneiden die Symmetrieachsen der Aussenbuchsen 7.3 in der Verlängerung in einem gemeinsamen Schnittpunkt. Dieser Schnittpunkt entspricht im Wesentlichen dem Mittelpunkt eines Vollkreises, der mit der gekrümmten Walzenachse 7.1 zusammenfällt oder beschrieben wird.
Die Aussenbuchsen 7.3 sind unabhängig voneinander auf dem Walzenkern 7.2 drehbar um deren Längsachse, die abschnittsweise (z.B. tangential) mit der Walzenachse 7.1 zusammenfallen kann, gelagert. Drehbar gelagert bedeutet, dass eine Drehbewegung der Aussenbuchsen 7.3 relativ zum Walzenkern 7.2, besonders im bestimmungsgemäßem Gebrauch der Breitstreckwalze 7, möglich ist. Bevorzugt sind die Aussenbuchsen 7.3 nicht in Axialrichtung, also in Richtung der Walzenachse 7.1 verschiebbar ausgebildet, zumindest nicht im bestimmungsgemäßem Gebrauch der Breitstreckwalze 7.
In der vorliegenden Ansicht sind beispielhaft fünf Aussenbuchsen 7.3 dargestellt. Eine davon abweichende Anzahl wäre natürlich denkbar.
An den axialen Enden des Walzenkerns 7.2 kann eine Lagerung vorgesehen sein, um die im Betreib der Breitstreckwalze 7 auf diese einwirkenden Kräfte aufzunehmen. Diese Lagerung kann eine Fest- bzw. Drehlagerung sein. Die Breitstreckwalze 7 und insbesondere der Walzenkern 7.2 kann drehangetrieben sein, also bezogen auf ein stationäres Teil wie die Stuhlung einer Maschine, in der sie eingebaut ist, umlaufen oder aber starr, d.h. bezogen auf dieses stationäres Teil nicht umlaufend ausgebildet sein.
Über die radial äußeren Zylindermantelflächen der einzelnen Aussenbuchsen 7.3 ist ein einziger, zusammenhängender Mantel 1 gezogen. Er erstreckt sich zumindest von einem axialen Ende der ersten Aussenbuchse 7.3 (oder über dieses hinaus) bis zu einem axialen Ende der letzten, dieser gegenüberliegenden Aussenbuchse 7.3 und darüber hinaus.
Ein solcher Mantel 1 wird in der Fig. 2 beispielhaft gezeigt. Die Figur zeigt in einem nicht maßstäblichen, teilweise dargestellten Querschnitt durch die Längsachse 1.1 des fertigen Mantels 1 eine mögliche Ausführungsform der Erfindung. Aus einem Vergleich der Fig. 1 und 2 ersieht man, dass die Längsachse des fertig hergestellten Mantels 1 zunächst nicht der dargestellten, gebogenen Walzenachse 7.1 der Breitstreckwalze 7 entspricht. Da der Mantel 1 jedoch elastisch ist, folgt er nach dem Aufziehen auf den Walzenkern 7.2 der Krümmung der Walzenachse 7.1 der Breitstreckwalze 7.
Der Mantel 1 umfasst vorliegende genau zwei Polymerschichten 2 und 2.1. Letztere sind in Bezug auf die Längsachse 1.1 des Mantels 1 gesehen in Radialrichtung übereinander angeordnet. In der ersten, radial inneren Polymerschicht 2, ist eine Verstärkungsstruktur 3 eingebettet. Im vorliegenden Fall ist die Verstärkungsstruktur 3 als Liniengebilde, wie ein metallischer Zwirn oder nach Art eines Seils, ausgeführt. Die gewickelten Wendeln des Liniengebildes sind hier vereinfacht als schraffierte Kreise angedeutet. Einander benachbarte Wendeln sind über die gesamte Länge des Mantels 1 zueinander gleich beabstandet, nämlich um die Steigung S.
Auf dem Außenumfang der ersten Polymerschicht 2 ist eine zweite Polymerschicht 2.1 aufgebracht. Somit weist die erste, radial innere Polymerschicht 2 die Verstärkungsstruktur 3 auf, wobei im gezeigten Fall die radial äußere Polymerschicht 2.1 frei von einer solchen ist. Dies muss jedoch nicht zwingend so sein. So kann die Verstärkungsstruktur 3 auch in beiden Polymerschichten 2, 2.1 zugleich angeordnet sein oder aber ausschließlich in der zweiten Polymerschicht 2.1. Grundsätzlich wäre es denkbar, mehr als zwei Polymerschichten 2, 2.1 vorzusehen.
Bei der Verstärkungsstruktur 3 kann es sich grundsätzlich um das dargestellte Liniengebilde und/oder um ein nicht dargestelltes Flächengebilde als handeln. Unabhängig von der dargestellten Ausführungsform ist mit der genannten und/oder-Verknüpfung gemeint, dass in derselben Polymerschicht sowohl ein Linien- als auch ein Flächengebilde vorhanden sein kann.
Die Fig. 3a und 3b zeigen zwei unterschiedliche Vorrichtungen zur Herstellung des erfindungsgemäßen Mantels 1 in einer stark schematisierten, nicht maßstabsgetreuen Darstellung. Dabei ist nur ein Teil eines Gießzylinders 4 dargestellt. Die Darstellung zeigt ein Anfangsstadium des Herstellungsverfahrens des Mantels 1.
Der Gießzylinder 4 ist um seine Längsachse 5, die der Längsachse 1.1 des herzustellenden Mantels 1 entspricht, rotierbar gelagert. Längsachse 5 verläuft hier in der Zeichenebene.
Gemäß der Darstellung von Fig. 3a wird Gießmaterial, wie gießfähiges, aushärtbares elastomeres Polymer, z.B. Polyurethan, von oben über eine erste Gießdüse 8 auf die radial äußerste Mantelfläche des Gießzylinders 4 ausgegeben. Ein solches Gießmaterial kann z.B. hinsichtlich seiner Topfzeit und Viskosität derart gewählt werden, dass es beim Gießen nicht vom Gießzylinder 4 heruntertropft.
Währenddessen wird der Gießzylinder 4 in Pfeilrichtung um dessen Längsachse 5 gedreht. Gleichzeitig mit dieser Drehung wird die erste Gießdüse 8 über eine geeignete, in der Fig. 3a, 3b nicht weiter dargestellte Führung parallel zur Längsachse 5 entlang dieser relativ an dem Gießzylinder 4 entlanggeführt. Der aus der ersten Gießdüse 8 austretende Polymerstreifen erstarrt nach und nach und bildet sukzessive die erste Polymerschicht 2 aus.
Gleichzeitig mit dem Aufgießen des Gießmaterials wird das Ausgangsmaterial 3.1 abgerollt und auf den sich drehenden Gießzylinder 4 zu Wendeln gewickelt, um die Verstärkungsstruktur 3 herzustellen. Dabei wird das Ausgangsmaterial 3.1 in die erste Polymerschicht 2 z.B. vollständig eingebettet.
Ebenfalls gleichzeitig zu dem vorgenannten Schritt des Einbettens des Ausgangsmaterials 3.1 erfolgt das Gießen der zweiten, radial äußeren Polymerschicht 2.1 und zwar auf den Außenumfang der ersten Polymerschicht 2.
Dazu ist eine zweite Gießdüse 9 vorgesehen. Diese ist im Wesentlichen identisch zu der ersten Gießdüse 8 ausgeführt. Beide Gießdüsen 8, 9 sind jedoch entlang der Längsachse 5 des Gießzylinders 4 gesehen voneinander beabstandet angeordnet. Der Abstand Beträgt ein Mehrfaches der Breite der Mündung der Gießdüsen 8, 9.
Zwischen den beiden Gießdüsen 8, 9 wird dann das Ausgangsmaterial 3.1 abgerollt und z.B. in die erste Polymerschicht 2 eingebettet.
Das aus den Gießdüsen 8, 9 austretende Gießmaterial ist vorliegend ein Gemisch aus einem Präpolymer und einem Vernetzer. Das Gemisch wird in einem Mischkopf 7, 7.1 aus den beiden vorgenannten Komponenten gemischt.
Das Präpolymer wird aus einem nicht gezeigten Präpolymer-Behälter bereitgestellt, in dem es gespeichert oder angerührt wird. Das Präpolymer ist das Reaktionsprodukt eines erfindungsgemäßes Isocyanats und eines Polyols. In dem Präpolymer-Behälter kann es zum Beispiel in Form eines Präpolymers aus den eben genannten Stoffen vorliegen. Der Vernetzer kann in einem ebenfalls nicht gezeigten Vernetzer-Behälter bereitgestellt werden.
Präpolymer-Behälter und Vernetzer-Behälter sind der Vorrichtung zur Herstellung des Mantels 1 zugeordnet. Sie sind über ebenfalls nicht dargestellte Leitungen strömungsleitend mit Mischköpfen 7, 7.1 verbunden. Das Präpolymer-VernetzerGemisch wird also stromauf und außerhalb der entsprechenden Gießdüse 8, 9 in dem Mischkopf 7, 7.1 hergestellt, also gemischt, um anschließend aus der Gießdüse 8, 9 als Polymerstreifen ausgebracht zu werden.
Sollen nun die beiden Polymerschichten 2, 2.1 aus unterschiedlichen Polymeren, also unterschiedlichen Polyurethanen hergestellt sein, so werden gemäß Fig. 3b zwei separate Mischköpfe 7, 7.1 vorgesehen, die über separate Leitungen an separate Präpolymer-Behälter und Vernetzer-Behälter angeschlossen sind.
Sollen hingegen beide Polymerschichten 2, 2.1 aus demselben Polymer hergestellt sein, so genügt lediglich ein Mischkopf 7, der über einen Verteiler 6 das Präpolymer-Vernetzer-Gemisch auf beide Gießdüsen 8, 9 aufteilt (Fig. 3a). Der Verteiler 6 kann derart ausgeführt sein, dass über diesen voneinander abweichende Stoffströme an die Gießdüsen 8, 9 abgebbar sind. Auf diese Weise kann die Dicke der einzelnen Polymerschichten 2, 2.1 einfach und separat voneinander eingestellt werden.
Unabhängig von der dargestellten Ausführungsform wäre es denkbar, dass mehr als die zwei dargestellten Gießdüsen 8, 9 vorgesehen sein könnten. Diese könnten über entsprechenden Leitungen an separate Präpolymer- und Vernetzer-Behälter angeschlossen sein,
Mittels eines solchen kontinuierlichen Gießvorgangs, der auch als Rotationsguss bekannt ist, wird also nach und nach über die Breite des Gießzylinders 4 ein endloser, um dessen Längsachse 1.1 in sich geschlossener zylinderrohrförmiger Mantel 1 hergestellt, dessen Innenumfang im Wesentlichen dem Außenumfang des Gießzylinders 4 entspricht.
Mit der in den Fig. 3a und 3b dargestellten Vorrichtung kann ein solcher zweischichtiger Mantel 1 in nur einem Hub, also einem einzigen Arbeitsgang monolithisch hergestellt werden. Das aus den Gießdüsen 8, 9 auszubringende Polymer ist derart, z.B. hinsichtlich dessen Topfzeit ausgewählt, dass sich die Polymerschichten 2, 2.1 noch "nass-in-nass" aufeinander aufbringen lassen. Zusätzlich wird durch die gleichzeitige (vollständige) Einbettung des Ausgangsmaterials 3.1 in die entsprechende Polymerschicht 2, 2.1 als Verstärkungsstruktur 3 besonders gut in dieser verankert. Alles in allem kann hierdurch das Ablöseverhalten der einzelnen Polymerschichten 2, 2.1 untereinander verbessert sowie der Fertigungsprozess eines solchen Mantels 1 vereinfacht werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Mantels (1) für eine Breitstreckwalze einer Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserstoffbahn, umfassend die folgenden Schritte:
a) Bereitstellen eines Gießzylinders (4);

b) Sukzessives Ausbringen eines ersten, gießbaren, aushärtbaren, bevorzugt elastomeren Polymers über den Außenumfang des Gießzylinders (4) zur Herstellung einer ersten Polymerschicht (2) des Mantels (1);

c) Einbetten einer Verstärkungsstruktur (3) in die auf dem Gießzylinder ausgebrachte erste Polymerschicht (2);

d) Sukzessives Ausbringen eines zweiten, gießbaren, aushärtbaren, bevorzugt elastomeren Polymers auf die bereits ausgebrachte erste Polymerschicht (2) zur Bildung einer zweiten Polymerschicht (2.1) des Mantels (1);

e) wobei die Schritte b) bis d) parallel zueinander in einem Arbeitsgang stattfinden, bevorzugt derart, dass die beiden Polymerschichten (2, 2.1) einteilig durch Urformen hergestellt werden und bevorzugt die Verstärkungsstruktur (3) vollständig in wenigstens eine der beiden Polymerschichten (2, 2.1) eingebettet ist,

wobei der Gießzylinder (4) drehangetrieben wird, sodass dieser um dessen Drehachse (5) rotiert und eine erste Gießdüse (8) zum Ausbringen des ersten sowie eine zweite Gießdüse (9) zum Ausbringen des zweiten Polymers vorgesehen ist, wobei die beiden Gießdüsen (8, 9) entlang der Drehachse (5) des Gießzylinders (4) zueinander mit Abstand angeordnet sind und in diesem Abstand zusammen parallel zu und entlang der Drehachse (5) des Gießzylinders (4) verfahren werden, um die beiden Polymere gleichzeitig auszubringen,

wobei das erste Polymer und das zweite Polymer während des Gießprozesses "nass-in-nass" übereinander gegossen werden, also die erste, radial innere Polymerschicht (2) noch nicht vollständig vernetzt ist, während die zweite, radial äußere Polymerschicht (2.1) auf diese aufgebracht wird,

und dass die Verstärkungsstruktur (3) aus einem Ausgangsmaterial (3.1) durch Wickeln einer Mehrzahl von Wendeln entlang der Längsachse des herzustellenden Mantels (1) gebildet ist, indem das Ausgangsmaterial (3.1) gleichzeitig zu der Bewegung der Gießdüsen (8, 9) entlang der Drehachse (5) des Gießzylinders (4) mit diesen mitbewegt und auf die erste Polymerschicht (2) des sich drehenden Gießzylinder (4) aufgelegt wird,

wobei das Ausgangsmaterial (3.1) ein Linien- und/oder Flächengebilde ist, und bevorzugt das Liniengebilde ein Metall - wie Stahl oder Edelstahl - umfasst oder daraus hergestellt ist und bevorzugt aus mehreren, umeinander verdrillten Fasern nach Art eines Seils hergestellt ist.

und wobei das Ausgangsmaterial (3.1) nach dem Ausbringen der ersten Polymerschicht (2), jedoch noch vor oder im Augenblick des Ausbringens der zweiten Polymerschicht (2.1) auf die erste Polymerschicht (2) auf letztgenannte aufgebracht wird, um diese zumindest in der ersten Polymerschicht (2) einzubetten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das jeweils aus den beiden Gießdüsen (8, 9) ausgebrachte Polymer ein Polyurethan ist, welches ein Reaktionsprodukt aus einem Präpolymer und einem Vernetzer ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Gießdüsen (8, 9) zur Ausbringung des entsprechenden Polymers über einen Verteiler (6) an einen gemeinsamen Mischkopf (7) oder an jeweils einen separaten Mischkopf (7, 7.1) strömungsleitend angeschlossen sind, wobei der oder jeder Mischkopf (7, 7.1) zur Herstellung des Reaktionsprodukts seinerseits strömungsleitend an einen Präpolymer-Behälter und einen Vernetzer-Behälter angeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Präpolymer eine Mischung aus einem Polyol und einem Diisocyanat ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Polyol ausgewählt ist aus: Polyether, Polyester, Polycarbonate, Polycaprolactone.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Diisocyanat ein aromatisches oder ein aliphatisches Diisocyanat oder eine Mischung daraus ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das aromatische Diisocyanat ausgewählt ist aus: Paraphenylendiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat, Toluoldiisocyanat oder eine Mischung daraus, und dass das aliphatische Diisocyanat Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat oder eine Mischung daraus ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der Vernetzer ein Polyol, ein Diamin, ein Diol oder eine Mischung daraus ist und bevorzugt, dass der Vernetzer ausgewählt ist aus 4,4'-Methylene-bis-(3-chloro-2,6-diethylaniline) (MCDEA), 4,4'-Methylenebis(2-chloroaniline) (MOCA), 1,4-Butandiol, 1,3-Propandiol, 1,2-Ethandiol, Trimethylolpropan, Diethyltoluenediamine, 4,4'-Diaminodicyclohexylmethane, Bis-Merkaptomethyltoluoldiisocyanat, lisophorondiamin, Hexamethylendiamin, PACM, Polyether, Polyester, Polycarbonate, Polycaprolactone oder Mischungen daraus.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei sich die Polymere der ersten und der zweiten Polymerschicht (2, 2.1) voneinander unterscheiden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Verstärkungsstruktur (3) die einzige Verstärkungsstruktur ist, bevorzugt die einzige Verstärkungsstruktur der zumindest einen Polymerschicht (2, 2.1), aller Polymerschichten (2, 2.1) oder des gesamten Mantels (1) ist.
Breitstreckwalze (7) für eine Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserstoffbahn, umfassend einen Walzenkern (7.2), mit einer Mehrzahl von auf dem Walzenkern (7) drehbar angeordneten Aussenbuchsen (7.3) und einem auf dem Außenumfang der Aussenbuchsen (7.3) wenigstens mittelbar angeordneten Mantel (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche hergestellt ist.
Breitstreckwalze (7) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenkern (7.2) hinsichtlich einer konzentrisch zu diesem verlaufenden Walzenachse (7.1) gebogen ist oder biegbar ausgeführt ist.
Verwendung eines nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellten Mantels (1) für eine Breitstreckwalze (7) gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12.