DE2002701C3 - Stauchvorrichtung zum Herstellen einer in allen Richtungen dehnbaren Bahn aus Papier o.dgl - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Stauchvorrichtung zum Herstellen einer in allen Richtungen dehnbaren Bahn aus Papier od. dgl. gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Ein Hauptgrund für das Stauchen derartiger Bahnen liegt darin, ihnen eine größere Zähigkeit und Dehnbarkeit zu verleihen, als sie gleiche, nicht gestauchte Bahnen haben.

Durch die US-PS 26 24 245 ist es bereits bekannt, solche Bahnen zwischen einer harten und einer verhältnismäßig elastischen Fläche zu stauchen, wobei die Papierbahn in ihrer Längsrichtung und parallel zu ihren Flächen verdichtet wird, wobei die Fasern der Bahn sich zum Teil in trockenem Zustand befinden.

Hierbei wird jedoch die Papierbahn nur in der »Laufrichtung« der Bahn verdichtet.

In der Praxis ergab es sich jedoch als wünschenswert, daß die Papierbahn in allen Richtungen dehnbar ist, weil die meisten Belastungen, denen ein solches Papier unterworfen wird, Kräfte auslösen, die in allen Richtungen auf das Papier einwirken. Bei einem Sack aus Papier ist dies von besonderer Bedeutung.

In der US-PS 3122 469 ist eine Vorrichtung beschrieben, um ein Papier mit einer Dehnbarkeit in sich gegenseitig kreuzenden Richtungen herzustellen. Bei dieser Vo: ichtung wird ein Paar starre Stangen mit einem endlosen Mitläufertuch mit Elastomerfläche verwendet. Die zueinander parallelen Stangen verlaufen

schräg zur Laufrichtung der Bahn und des Mitiäufertu-

^C Diese bekannte Vorrichtung hat jedoch verschiedene Nachteile wie hohe Anschaffungs- und Unterhaltungskosten sowie erheblichen Platzbedarf.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Stauch-•orrichtung zum Herstellen einer in allen Richtungen dehnbaren Bahn aus Papier od. dgl, welche die Nachteile der bekannten Vorrichtungen vermeidet.

Durch die DT-AS 12 03 111 ist bereits bekannt, eine Stauchvorrichtung zum Herstellen einer in allen Richtungen dehnbaren Bahn aus Papier oddgL m.t einer zylindrischen Walze m.t harter Oberflache und einer zylindrischen Walze mit elastischer Oberfläche, die miteinander einen Druckwalzenspall für die Papierbahn bilden, wobei die Walze mit elastischer Oberfläche mit etwas geringerer linearer Geschwindigkeit als die Walze mit harter Oberfläche antreibbar ist

Der Kern der Erfindung liegt in der Steuerung des Flusses des Gummis im Druckwalzenspatt mittels einer besonderen Anordnung von Strukturelementen in der Gummischicht, derart, daß die Ausdehnung der Schichtoberfläche während der Druckberührung in einer von der Laufrichtung abweichenden Richtung vergrößert wird.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Steuervorrichtung so auszubilden, daß die Richtung des Flusses des Gummis im Druckwalzenspalt durch eine besondere Ausbildung der elastischen Oberfläche gesteuert wird.

Bei einer Stauchvorrichtung der zuletzt genannten Gattung wird der Erfindungszweck dadurch erreicht, daß die*elastische Schicht der Walze eine Mehrzahl von schräg zur Laufrichtung der Bahn ausgerichteten Strukturelementen aufweist, die in der Schicht parallel zueinander und derart aufgerichtet sind, daß die Ausdehnung der Schichtoberfläche während der Druckberührung in einer von der Laufrichtung abweichenden Richtung vergrößert wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können zur Bildung von Strukturelementen in der Schicht ringförmige, zur Walzenachse konisch verlaufende Schlitze angeordnet sein.

Statt dessen können in der Schicht spiralförmig unter einem Winkel von mehr als 45° - zur Laufrichtung und von oben auf die Walze gesehen - axial verlaufende Schlitze angeordnet sein.

Eine dritte erfindungsgemäße Möglichkeit zur Bildung von Strukturelementen besteht darin, daß in der Schicht unelastische Fäden spiralförmig unter einem Winkel von weniger als 45" - zur Laufrichtung und von oben auf die Walze gesehen - angeordnet sind.

Durch die DT-PS 12 48 452 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, um eine elastische dehnba-e Materialbahn, z. B. aus Papier, während ihrer Druckbeaufschlagung einer zusätzlichen Querdehnung auszusetzten, und zwar dadurch, daß die Breite des elastisch dehnbaren Bandes die Breite der Materialbahn (Papierbahn) beiderseits übersteigt und die Bahnränder durch Auflagestreifen (Riemen) verstärkt sind, an deren innerem Rand im Querdehnungs- oder Querschrumpfungsbereich des Bandes Rollenpaare angreifen, die,in Rollenführungsbahnen quer zur Bahnrichtung verstellbarsind.

Dieses bekannte Verfahren und die zu seiner Ausführung dienenden Vorrichtungen weisen jedoch nicht die Merkmale des Anmeldungsgegenstandes auf und legen sie auch nicht nahe. Das gleiche gilt für eine

bekannte Druckschrumpfvorrichtung nach der US-PS 25 117.

nie Zeichnung gibt Ausführungsbeispiele der Erfindung wieder, und zwar in

pig. 1 die Ansicht einer Staucheinrichtung mit der 5 Wiedergabe der einzelnen Bestandte^:b der Einrichtung,

F i g. 2 eine ähnliche Abbildung des Antriebes,

pig 3 eine Einzelheit der Berührungsstelle der Stauchwalzen gemäß der Erfindung mit einer grafi-

^SCpjg 3a mit der Wiedergabe des Fließens des Kautschuks in der Berührungsstelle infolge des Eindrukkes der harten Walze im Kautschuk,
pj τ 4 5 und 6 Einzelheiten von drei Konstruklionsrten" der Kautschukwalze zum Ausführende der 15

Erfindung, . .

ρ i _g. 4a, 5a und 6a weitere Einzelheiten der in F1 g. 4, und 6 gezeigten Konstruktionen.

pig 1 zeigt den Aufbau einer Zweiwalzen-Stauchvorrichtung. Die Papierbahn 10 geht zwischen zylindri- 20 sehen Walzen 11 und 12 hindurch, die eine Druckstelle bilden. Die Walze 11 ist im wesentlichen eine glatte Walze mit harter Oberfläche. Ihre Oberfläche kann beispielsweise aus Stahl oder Chrom bestehen. Diese Oberfläche kann eben sein oder beispielsweise Knöt 25 chen oder flache Nuten haben, um das Gleiten des Papiers über die Rolle zu unterstützen.

Die Walze 12 ist normalerweise eine Metallwalze, die mit einem dicken Kautschukstreifen 13 beschichtet ist. dessen Art später beschrieben wird. Es muß ein Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Umfangsläufen der beiden Walzen vorhanden sein. Das kann erreicht werden, indem die beiden Walzen zwangsläufig angetrieben werden, wie es in F i g. 2 gezeigt ist. Die Walze 11 kann gewünschtenfalls beheizt werden. Beide Walzen laufen in Lagern 15 und 16. Die harte Walze 11 wird von dem Motor 17 angetrieben. Die verhältnismäßig weiche Walze 12 (nachstehend als weiche Walze bezeichnet) wird von dem Motor 18 angetrieben. Gleichzeitig wird die weiche Walze an die Oberfläche der harten Walze durch die Wirkung von Membranen 20 gedrückt, die über Hebelverbindungen 21 und Srhwenkarme 22 wirken. Die Schwenkarme traaen das Lager 15, in welchem die weiche Walze sitzt. Eine waagerechte Bewegung der Membranen wird in eine Abwärtsbewegung der Walze umgewandelt, wenn die Arme sich um den Drehzapfen 23 drehen. Diese Vorrichtung gestattet ein Einstellen des Stauchdruckes für unterschiedliche Bearbeitungsbedingungen.

Die Walzen der Zweiwalzen-Stauchvorrichtung hegen im wesentlichen rechtwinklig zur Bahn an der Einlaßseite der Walzenberührungslinie. In der Praxis kann ein kleiner Fluchtfehler vorhanden sein, doch ist dieser im allgemeinen kleiner als 5° gegenüber der zu den Bahnkanten rechtwinkligen Linie. Bei der Erorterung von Zweiwalzen-Stauchvorrichtungen werden die Walzenachsen im allgemeinen als rechtwinklig zu den Bahnkanten angenommen, so daß die Maschinenquerrichtung als die kürzeste Querrichtung der Bahn angesehen werden kann.

F i R 2 zeigt die Kupplungsverbindung, die zum Antrieb der Walzen 11 und 12 benutzt wird Die harte Walze 11 wird über eine Verbindungswelle 25 von einem regelbaren Motor 17 angetrieben. Die weiche Walze 12 erhält ihren Antrieb über eine Verbindung*- welle unter Verwendung eines Kardangelenkes 26. das eine Walzenbewegung gestattet, wenn sich der· Beruhmnosdnick ändert Jede geeignete Vorrichtung kann fur einen Differentialantricb der beiden Walzen anstelle der vorbeschriebenen Anordnung benutzt werden. Beispielsweise kann eine elektrische Generatorbremse mit der weichen Walze 12 verbunden und die erzeugte elektrische Energie zurückgeleitet werden, um Energie zu sparen.

F i g. 3 ist ein teilweiser Schnitt durch die Berührungsstelle der Walzen, der rechtwinklig zur Walzenachse gelegt ist. Die Zone zwischen den Buchstaben B und D ist die wirksame Zone, in der die Kautschukoberfläche von der Oberfläche der harten Walze eingedrückt wird. Die Verzerrung der Kautschukoberfläche in radialer und Maschinenlaufrichtung ist wegen des Unterschiedes in den Oberflächengeschwindigkeiten asymmetrisch und hat einen Buckel 30 an der Ausgangsseite der Druckstelle zur Folge. Außer dieser Verzerrung der Maschinenrichtung ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein KautschukHuß in der Maschinenquerrichtung. Fig.3a ist eine grafische Darstellung einer typischen Bewegung in der Maschinenquerrichtung eines Punktes auf der Oberfläche einer weichen, erfindungsgemäß konstruierten Walze, wenn der Punkt durch die Druckstelle wandert. Die Verbindung einer seitlichen Verzerrung mit einer Verzerrung der Maschinenlaufriehtung der weichen Walzenuberfläche ergibt eine resultierende schräge Stauchung der Bahn.

F i g. 4 zeigt ein Mittel zum Herstellen der Elastomerauflage, um den gewünschten Fluß des Elastomermaterials im Drueksteüenbereich zu bewirken, wenn die elastische Oberfläche der Auflage von der harten Walze eingedrückt wird. Kreisförmige Nuten oder Schlitze 40 werden in die Oberfläche der Auflage geschnitten. Die Schlitze liegen unter einem schrägen Winkel /ur Ebene der Oberfläche der Elasiomerauflage, wie F1 g. 4a zeigt, die ein teilweiser Schnitt durch die Walze der F1 g. 4 ist. Der Winkel der Schlitze kann sich je nach der Richtung der gewünschten größten Verzerrung ändern. Diese Konstruktion hat eine seitliche Bewegung des elastischen Materials (Kautschuk für den Zweck dieser Ausführung) zur Folge, wenn der Kautschuk von der harten Walze eingedrückt wird. Diese Bewegung laßt sich durch einen Vergleich der F i g. 4b. welche den eingedrückten Kautschuk zeigt, mit der F i g. 4a ablesen, welche den Kautschuk zeigt, ehe er gegen die Oberfläche der harten Walze gedrückt wird, leder Kautschukrücken 41 neigt dazu, sich in den benachbarten Schlitz zu legen, und wird auf diese Weise längs der Achse der Walze 12 verschoben. Die Breite der Schlitze ist nicht ausschlaggebend. Doch sollten sie nicht breiter als notig sein, um das Gleiten der Kautschukrücken m erlauben.

Wenn die Walzen stillstehen, liegt der hauptsächliche Fluß des Kautschuks inlolge der Einbuchtungen durch die Berührungsstclle längs der Achse der Walze Wenn die Vorrichtung läuft, gibt es eine Verzerrung des Kautschuks in der Maschinenlaulrichtung als Folge der Tatsache, daß die Drehzahl der weichen Walze kleiner als die der harten Walze ist. Die Richtung der größten Verzerrung des Kautschuks liegt dann schräg zur Maschinenlaufrichtung. Das bedeutet, daß die Linie der stärksten Verzerrung der Kaulschukoberfläche zwischen der Maschinenlaufrichtung und der Maschinenquerrichlung liegt und in Wirklichkeil die Resultierende aus der Axialbewegung des Kautschuks, die von den Schlitzen bewirkt wird, und der Vorbewegung oder Bewegung in der Maschinenrichtung des Kautschuks ist, die von dem Widerstand des Kautschuks infolge der geringeren Geschwindigkeit der Kautschukoberfläche

gegenüber der Oberflächengeschwindigkeit der harten Walze verursacht wird. Da die Bahn dann dazu neigt, der Bewegung der Kautschukoberfläche in der Druckstelle zu folgen, wird sie dann in einer schrägen. Richtung zusammengedrückt, da der Kautschuk längs derselben Linien sich zusammenzieht, längs deren er gelängt wurde.

Der Grundgedanke der Dehnung und Zusammenziehung des Kautschuks in der Druckstelle ist bereits bekannt, doch können an dieser Stelle einige Bemerkungen zu der Vorrichtung am Platze sein, durch welche ein Zusammendrücken oder Stauchen der Bahn in einer Stauchberührungsstelle erfolgt. Am Eingang zu der Druckstelle zeigt der Kautschuk die größte Verzerrung oder Längung. Bei der Cluett-Stauchvorrichtung erfolgt diese Längung in der Maschinenlaufrichtung. Bei der vorliegenden Vorrichtung erfolgt sie in irgendeiner anderen Richtung als der Maschinenlaufrichtung, wie vorher erwähnt wurde. Die Längung ist das Ergebnis der schneller laufenden harten Walze, welche die weiche Walze mitzuziehen sucht. Weil die weiche Walze zwangsläufig mit irgendeiner vorherbestimmten Oberflächengeschwindigkeit angetrieben wird, die geringer als die Oberflächengeschwindigkeit der harten Walze " ist. wird die elastische Oberfläche am Eingang in die Druckberührungsslelle gestreckt. Diese Streckung läßt eine Beule oder einen Buckel sich an dem Ausgang der Berührungsstelle bilden. Wenn die Walzen umlaufen, stellt sich die Kautschukoberfläche fortlaufend auf diesen Zustand ein, indem sie rückwärts durch die Berührungsstelle schlüpft. Dieses Schlüpfen ist' als »Rücksprung« oder »Rückzug« bezeichnet worden. Wenn die beiden Walzen einmal auf ihre Geschwindigkeit gebracht worden sind, wird ein Gleichgewicht erreicht, bei dem der Kautschuk am Eingang in die Berührungsstelle gedehnt und ein »permanenter« Buckel am Ausgang der, Berührüngsstelle gebildet wird, wobei die Kautschukoberflache ständig zurückschlüpft, da sie versucht, sich auf diesen Zustand unter Spannung einzustellen.

F i g. 5 und 5a zeigt eine andere Möglichkeit der Konstruktion des Elastomerelementes, um eine schräge Bewegung der Kautschukoberfläche auszuführen. Hierbei sind Nuten oder Schlitze so in die elastische Auflage geschnitten, daß sie von Kante zu Kante der Auflage laufen. Da die Schlitze schräg laufen, können sie rechtwinklig zur Oberfläche des Elastomerelementes stehen.

F i g. 6 und 6a zeigen ein noch anderes Mittel, um die größte Verzerrung in einer anderen als der Maschinenlaufrichtung zu erreichen. Eine Bewegung des Kautschuks an der Oberfläche 13ö des Elastomerteiles 13 wird durch verhältnismäßig unelastische Fäden 60 im Innern des Elastomerteiles gleich unter der Kautschukoberfläche verhindert. Die Fäden liegen schräg über die elastische Auflage und verlaufen von Kante zu Kante wie bei den Schlitzen der F i g. 5.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Stauchvorrichtung zum Herstellen einer in allen Richtungen dehnbaren Bahn aus Papier od. dgl. mit einer zylindrischen Walze mit harter Oberfläche und einer zylindrischen Walze mit elastischer Oberfläche, die miteinander einen Druckwalzenspalt für die Papierbahn bilden, wobei die Walze mit elastischer Oberfläche mit etwas geringerer linearer Geschwindigkeit als die Walze mit harter Oberfläche antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Schicht der Walze (12) eine Mehrzahl von schräg zur Laufrichtung der Bahn (10) ausgerichteten Strukturelementen (40,43; 50,53; 60) aufweist, die in der Schicht parallel zueinander und derart ausgericntet sind, daß die Ausdehnung der Schichtoberfläche während der Druckberührung in einer von der Laufrichtung abweichenden Richtung vergrößert wird.

2. Stauchvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung von Strukturelementen (41) in der Schicht (13) ringförmige, zur Walzenachse konisch verlaufende Schlitze (40) angeordnet sind(Fig.4,4a).

3. Stauchvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung von Strukturelementen in der Schicht (13) spiralförmig unter einem Winkel von mehr als 45° — zur Laufrichtung und von oben auf die Walze gesehen — axial verlaufende Schlitze (50) angeordnet sind (F ig. 5, 5a).

4. Stauchvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung von Strukturelementen in der Schicht (13) unelastische Fäden (60) spiralförmig unter einem Winkel von weniger als 45' — zur Laufrichtung und von oben auf die Walze gesehen — angeordnet sind.