DE69805532T2 - IMPROVEMENTS IN THE PRESS BELT FOR WIDE-NIP PRESSES - Google Patents
IMPROVEMENTS IN THE PRESS BELT FOR WIDE-NIP PRESSESInfo
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Abstract
Description
Diese Erfindung betrifft Verbesserungen an Gurten für Naßpressen mit verlängerter Preßzone.This invention relates to improvements in belts for wet presses with extended press zone.
Naßpressen mit verlängerter Preßzone werden in der Pressenpartie des Papierherstellungsverfahrens im Anschluß an die Bildung der Papierbahn auf einem Blattbildungssieb verwendet, um überschüssiges Wasser aus der Papierbahn zu entfernen, bevor die Papierbahn in eine Trocknungsstufe des Papierherstellungsverfahrens eintritt. In einer Naßpresse mit verlängerter Preßzone einer Papiermaschine steht die Papierbahn in engem Kontakt mit einem oder zwei feuchtigkeitsabsorbierenden Filzen, bewegt sich in Druckkontakt mit einer Preßwalze und wird in diesen Kontakt durch einen Druckschuh gebracht, der durch einen Gurt hindurch mit dem (in bezug auf die Preßwalze) äußeren der feuchtigkeitsabsorbierenden Filze in Kontakt tritt.Wet extended nip presses are used in the press section of the papermaking process following the formation of the paper web on a forming wire to remove excess water from the paper web before the paper web enters a drying stage of the papermaking process. In a wet extended nip press of a paper machine, the paper web is in close contact with one or two moisture absorbing felts, moves into pressure contact with a press roll and is brought into this contact by a pressure shoe which contacts the outer (with respect to the press roll) of the moisture absorbing felts through a belt.
Der Gurt dient dazu, einen reibungsarmen oder reibungsfreien Durchlauf der Papierbahn und des/der Filz(e) durch die Preßzone zu gewährleisten. Diese Gurte umfassen im allgemeinen strukturierte Verstärkungsfäden oder eine Membrane, die perforiert, in eine Matrix aus geeignetem Kunststoffmaterial eingebettet und mit einer Riffelung versehen sein kann, z. B. auf der Oberfläche, die mit dem Preßfilz in Berührung kommt, so daß Rillen gebildet sind, um aus der Papierbahn und dem Preßfilz in der Preßzone ausgepreßtes Wasser ableiten.The belt serves to ensure a low-friction or friction-free passage of the paper web and the felt(s) through the press zone. These belts generally comprise structured reinforcing threads or a membrane which may be perforated, embedded in a matrix of suitable plastic material and provided with a corrugation, e.g. on the surface which comes into contact with the press felt, so that grooves are formed to drain water pressed out of the paper web and the press felt in the press zone.
Beispiele von solchen Gurtkonstruktionen sind in der WO 92/02677 beschrieben, wo eine Membrane, die im wesentlichen durch ein Gitter aus in Maschinenrichtung und Maschinenquerrichtung liegenden Streifen gebildet ist und in Maschinenrichtung liegende Verstärkungsfäden enthält, in eine Matrix aus wärmehärtbarem Polyurethan- Material eingebettet ist, das sich durch die Öffnungen in der Membrane erstreckt und über und unter der Membrane Schichten bildet. Bei der WO 95/25200 können zwei Gittermembranen übereinander angeordnet sein, wobei die Streifen der einen Membrane in einem Winkel relativ zu denen der anderen Membrane angeordnet sind, so daß das Gitter der einen Membrane auf den sich in Maschinenrichtung und Maschinenquerrichtung erstreckenden Achsen angeordnet ist, während das Gitter der anderen Membrane schräg zur Maschinenrichtung angeordnet ist.Examples of such belt constructions are described in WO 92/02677, where a membrane consisting essentially of a grid of machine direction and cross machine direction strips and containing machine direction reinforcing threads is embedded in a matrix of thermosetting polyurethane material which extends through the openings in the membrane and forms layers above and below the membrane. In WO 95/25200, two grid membranes can be arranged one above the other, the strips of one membrane being arranged at an angle relative to those of the other membrane, so that the grid of one membrane is arranged on the machine direction and cross machine direction axes, while the grid of the other membrane is arranged obliquely to the machine direction.
In der GB-A-2202873 ist ein Textilverbundstoff offenbart, der für eine Reihe von Verwendungszwecken geeignet ist, zu denen ein Preßfilz-Substrat gehört, bei dem der Verbundstoff in Streifen gegossen wird und sich in Längsrichtung der Streifen erstreckende Verstärkungsfäden aufweist und mit Hilfe von Zähnen auf der Gießoberfläche in der Membrane Löcher ausgebildet werden. Die CA-A-2068800 gibt an, daß es bekannt ist, einen Naßpressen-Gurt aus übereinanderliegenden, sich kreuzenden Streifen zu bilden, die beide schräg zur Maschinenrichtung, aber in entgegengesetzten Winkeln angeordnet sind, und offenbart eine Variante, bei der Streifen zur Maschinenrichtung in einem spitzen, schrägen Winkel in der Größenordnung von 2º bis 5º übereinanderliegen, wobei die Streifen in der oberen Lage um eine halbe Streifenbreite zu den Streifen der unteren Lage versetzt sind. Diesem Gurt wird mangelnde Querstabilität nachgesagt, und die Streifen werden in einem langsamen und mühsamen Webverfahren hergestellt.GB-A-2202873 discloses a textile composite suitable for a number of uses including a press felt substrate in which the composite is cast in strips and has reinforcing threads extending lengthwise of the strips and holes are formed in the membrane by means of teeth on the casting surface. CA-A-2068800 states that it is known to form a wet press belt from superimposed, crossing strips, both arranged obliquely to the machine direction but at opposite angles, and discloses a variant in which strips are superimposed at an acute oblique angle to the machine direction in the order of 2º to 5º, the strips in the upper layer being offset by half a strip width from the strips in the lower layer. This belt is said to lack transverse stability. and the stripes are produced using a slow and laborious weaving process.
Aus der US 5134010 (Voith) ist es auch bekannt, einen Naßpressengurt herzustellen, bei dem sowohl in Maschinenrichtung als auch in Maschinenquerrichtung liegende Fäden in einer Matrix aus Kunststoff, wie z. B. Polyurethan, verwendet werden.From US 5134010 (Voith) it is also known to produce a wet press belt in which threads lying in both the machine direction and the cross-machine direction are used in a matrix made of plastic, such as polyurethane.
Es wurden durch Spiralglieder verstärkte Gurte vorgeschlagen, die z. B. ein Spiralglied-Substrat aus in Maschinenquerrichtung verlaufenden Verbindungsdrähten enthalten, um die abgeflachte Wendeln geschlungen sind, die jeweils ein Paar Drähte miteinander verbinden und mit den nächsten angrenzenden Wendeln in Eingriff stehen, eingebettet in eine geeignete Kunststoffmatrix. Diese Gurte haben sich aufgrund der schlechten Haftung zwischen der Polyurethan-Matrix und dem Polyester-Spiralgliedgewebe als problematisch erwiesen. Die einzigen alternativen Materialien zur Herstellung von Spiralgliedgeweben, nämlich PEEK und PPS, sind jedoch zu teuer, um als geeignete Alternative zur Lösung dieses Problems der fehlenden Kompatibilität gelten zu können.Spiral link reinforced belts have been proposed, for example, comprising a spiral link substrate of cross-machine connecting wires around which flattened helices are wound, each pair of wires connecting together and engaging the next adjacent helices, embedded in a suitable plastic matrix. These belts have proven problematic due to poor adhesion between the polyurethane matrix and the polyester spiral link fabric. However, the only alternative materials for making spiral link fabrics, namely PEEK and PPS, are too expensive to be considered a suitable alternative to solve this incompatibility problem.
Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, einen neuen Gurt für Naßpressen mit verlängerter Preßzone zu schaffen, der eine sehr viel stärkere Haftung zwischen dem Matrixmaterial und der Verstärkungsstruktur der Membrane aufweist.An object of this invention is to provide a new belt for wet presses with an extended press zone, which has a much stronger adhesion between the matrix material and the reinforcing structure of the membrane.
Gemäß der Erfindung umfaßt ein Naßpressengurt eine grobmaschige Verbundstoffmembrane, die Verstärkungsfäden enthält, die sich in mindestens einer Richtung in einer Kunststoffmatrix erstrecken, wobei die Membrane als oder in Form von Streifen ausgebildet ist und die Streifen entlang ihrer Längskanten verbunden sind, wobei die Streifen derart angeordnet sind, daß sich die Verstärkungsfäden im wesentlichen in Maschinenquerrichtung des Gurtes erstrecken und in eine weitere Matrix eingebettet sind, die ebenfalls weitere Verstärkungsfäden enthält, die sich im wesentlichen in Maschinenrichtung des Gurtes erstrecken.According to the invention, a wet press belt comprises a coarse-mesh composite membrane containing reinforcing threads extending in at least one direction in a plastic matrix, the membrane as or in the form of strips and the strips are connected along their longitudinal edges, the strips being arranged such that the reinforcing threads extend substantially in the cross-machine direction of the belt and are embedded in a further matrix which also contains further reinforcing threads which extend substantially in the machine direction of the belt.
Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung eines Naßpressengurtes mit den Verfahrensschritten: Ausbilden einer grobmaschigen Verbundstoffmembrane mit Verstärkungsfäden, die sich in mindestens einer Richtung in einer Kunststoffmatrix erstrecken, Ausbilden der Membrane in Form von oder als Streifen, wobei sich die Verstärkungsfäden in Längsrichtung der Streifen erstrecken, Verbinden der Streifen entlang ihrer Längskanten, wobei die Streifen derart angeordnet sind, daß sich die Verstärkungsfäden im wesentlichen in Maschinenquerrichtung des Gurtes erstrecken, und Zuführen von Matrixpolymer, um die Streifen mit weiteren Verstärkungsfäden, die sich im wesentlichen in Maschinenrichtung des Gurtes erstrecken, zu vergießen.The invention also includes a method for producing a wet press belt comprising the steps of forming a coarse mesh composite membrane with reinforcing threads extending in at least one direction in a plastic matrix, forming the membrane in the form of or as strips, the reinforcing threads extending in the longitudinal direction of the strips, joining the strips along their longitudinal edges, the strips being arranged such that the reinforcing threads extend substantially in the cross machine direction of the belt, and supplying matrix polymer to encapsulate the strips with further reinforcing threads extending substantially in the machine direction of the belt.
Die Streifen können dadurch hergestellt werden, daß ihre Längskanten geschmolzen werden, die Kanten miteinander verschmelzen und dann abgekühlt werden, damit die verschmolzenen Bereiche aushärten können.The strips can be made by melting their long edges, fusing the edges together and then cooling them to allow the fused areas to harden.
Das Matrixpolymer der Streifen und/oder des fertiggestellten Filzes ist vorzugsweise Polyurethan, und die Verstärkungsfäden können Multifilamentfäden aus einem Material sein, das z. B. aus Polyester, Polyamid, PEEK, PPS, PBO, Aramid, Glas, Kohlenstoff oder Stahl ausgewählt wurde. Es können jedoch ein Monofilament oder eindrähtiger Zwirn, geflochtene Garne oder Mehrfachzwirn verwendet werden. Einige oder alle Fäden können beschichtet sein, z. B. mit einem Elastomer, wie z. B. TPU.The matrix polymer of the strips and/or the finished felt is preferably polyurethane and the reinforcing threads may be multifilament threads made of a material selected from, for example, polyester, polyamide, PEEK, PPS, PBO, aramid, glass, carbon or steel. However, monofilament or single-strand yarn, braided yarns or multi-strand yarn may be used. Some or all of the yarns may be coated, e.g. with an elastomer such as TPU.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Naßpressengurtes und ein Verfahren zu seiner Herstellung sind im folgenden als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:A preferred embodiment of a wet press belt according to the invention and a method for its manufacture are described in more detail below as an example with reference to the accompanying drawings. They show:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Naßpressengurtes entlang einer senkrecht zur Maschinenrichtung verlaufenden Linie;Fig. 1 is a schematic sectional view of a wet press belt according to the invention along a line running perpendicular to the machine direction;
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht des Naßpressengurtes gemäß Fig. 1 entlang einer parallel zur Maschinenrichtung verlaufenden Linie, d. h. entlang der Linie II-II in Fig. 1;Fig. 2 is a schematic sectional view of the wet press belt according to Fig. 1 along a line parallel to the machine direction, i.e. along the line II-II in Fig. 1;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Teiles einer ersten Ausführungsform des Gurtsubstrates;Fig. 3 is a perspective view of a portion of a first embodiment of the belt substrate;
Fig. 4 eine ähnliche Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Gurtsubstrates;Fig. 4 is a similar view of a second embodiment of the belt substrate;
Fig. 5 ein Detail einer Vorrichtung zur Verwendung bei der Kantenverbindung von Streifen des Gurtsubstrats gemäß Fig. 3 oder Fig. 4; undFig. 5 shows a detail of a device for use in edge joining strips of the belt substrate according to Fig. 3 or Fig. 4; and
Fig. 6 ein Diagramm einer Maschine zur anschließenden Beschichtung des erzielten Gurtgewebes mit einer weiteren Matrix und Verstärkungsfäden.Fig. 6 is a diagram of a machine for subsequent coating of the resulting belt fabric with another matrix and reinforcing threads.
In den Zeichnungen zeigen die Fig. 1 und 2 schematische, im wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufende Schnitte durch ein fertiges Naßpressengurt-Gewebe gemäß der Erfindung.In the drawings, Fig. 1 and 2 show schematic sections, essentially at right angles to each other, through a finished wet press belt fabric according to the invention.
Der Naßpressengurt umfaßt ein Substrat oder eine Stützschicht 10 mit einer Vielzahl von sich im wesentlichen in Maschinenquerrichtung erstreckenden Verstärkungsfäden 11, in der eine Matrix 12 aus Polyurethan angeordnet ist, die eine Reihe von Öffnungen 13 aufweist, die dadurch gebildet werden können, daß die Schicht 10 auf eine mit Nägeln oder Stiften besetzte Trommel aufgegossen wird, wie es z. B. aus der GB-A-2202893 bekannt ist. Die Schicht 10 ist entweder in eine Vielzahl von Streifen unterteilt oder in Form von Streifen 14 gegossen, die, wie in Fig. 2 gezeigt, nebeneinanderliegen, sich über die Breite des Gurtes erstrecken und an ihren Kanten durch Schmelzen zusammengefügt sind, so daß Schmelzverbindungen 15 gebildet sind.The wet press belt comprises a substrate or backing layer 10 having a plurality of reinforcing threads 11 extending substantially in the cross machine direction, in which is disposed a matrix 12 of polyurethane having a series of apertures 13 which may be formed by casting the layer 10 onto a drum studded with nails or pins, as is known for example from GB-A-2202893. The layer 10 is either divided into a plurality of strips or cast in the form of strips 14 which, as shown in Figure 2, lie side by side, extend across the width of the belt and are melt joined together at their edges so as to form fusion joints 15.
Die Schicht 10 wird dann mit einer weiteren Matrix 16 bedeckt oder in sie eingebettet, in der weitere Verstärkungsfäden 17 eingelagert sind, die sich annähernd rechtwinklig zu den Verstärkungsfäden 11 in der Stützschicht 10 erstrecken, welche sich in Maschinenrichtung in Längsrichtung des fertigen Gurtes erstreckt. Die Oberfläche der Matrix 16 kann in bekannter Weise mit Rillen 18 versehen sein, um herausgepreßtes Wasser aus der Preßzone abzuleiten.The layer 10 is then covered with or embedded in a further matrix 16 in which further reinforcing threads 17 are embedded, which extend approximately at right angles to the reinforcing threads 11 in the support layer 10, which extends in the machine direction in the longitudinal direction of the finished belt. The surface of the matrix 16 can be provided with grooves 18 in a known manner in order to drain water pressed out of the pressing zone.
Fig. 3 zeigt eine in der Erfindung verwendbare Form des Substrats 10, die im wesentlichen der WO 92/02677 entspricht, und bei der eine Gitter- oder Netzmembrane 20 Längs- und Querglieder mit darin enthaltenen Öffnungen umfaßt. Diese Membrane 20 weist ebenfalls Verstärkungsfäden 21 auf, die sich entlang einer Gruppe der Längs- oder Querglieder erstrecken, und das Gitter ist in eine Matrix 22, beispielsweise aus Polyurethan, eingelagert, die sich im wesentlichen über und unter der Membrane erstreckt.Fig. 3 shows a form of substrate 10 usable in the invention, which essentially corresponds to WO 92/02677, and in which a grid or mesh membrane 20 comprises longitudinal and transverse members with openings therein. This membrane 20 also has reinforcing threads 21 extending along a group of the longitudinal or transverse members, and the grid is embedded in a matrix 22, for example of polyurethane, which extends essentially above and below the membrane.
Fig. 4 zeigt einen Teil einer anderen Form der Membrane 30, bei der Verstärkungsfäden 31 in eine Kunststoffmatrix 32 eingelagert und kreisrunde Löcher 33 ausgebildet sind, die sich von der einen zur anderen Seite durch die Membrane 30 hindurcherstrecken. Diese Membrane entspricht im wesentlichen der GB-A-2202893, ohne daß bei dieser Darstellung die Faserflorschicht hinzugefügt ist.Fig. 4 shows part of another form of membrane 30 in which reinforcing threads 31 are embedded in a plastic matrix 32 and circular holes 33 are formed which extend from one side to the other through the membrane 30. This membrane essentially corresponds to GB-A-2202893, without the fiber pile layer being added in this illustration.
Die Membrane, beispielsweise gemäß Fig. 3 oder Fig. 4, ist entweder als Streifen ausgebildet oder in Streifen geschnitten und dann um den Außenumfang einer Form 40 herumgelegt, wobei Stifte 41 in Löcher, wie z. B. 31, in der Membrane eingreifen, wie z. B. in Fig. 5 gezeigt, und aneinander anliegende Randbereiche geschmolzen und unter Hinzufügung von weiterem Polymer verschmolzen werden, um die Kanten zusammenzufügen und dadurch einen Endlosgurt herzustellen, der aus einer Reihe solcher Streifen zusammengesetzt ist, die sich in Richtung der Breite über den Gurt erstrecken und an den Kanten verbunden sind.The membrane, for example as shown in Fig. 3 or Fig. 4, is either formed as a strip or cut into strips and then placed around the outer periphery of a mold 40, with pins 41 engaging holes such as 31 in the membrane, as shown in Fig. 5, for example, and adjacent edge regions melted and fused with the addition of further polymer to join the edges together and thereby produce an endless belt composed of a series of such strips extending widthwise across the belt and joined at the edges.
Nach der Herstellung des Gurtsubstrats wird dieses auf eine weitere Maschine aufgezogen, wie in Fig. 6 gezeigt, um eine Matrixschicht auf das Substrat aufzugießen. Das Substrat wird als Endlosgurt über Endrollen 60, 61 geführt, wobei die Endrolle 60 zur Veränderung der Spannung verstellbar ist. Am oberen Durchlauf des Gurtes werden mehrere Verstärkungsfäden 62 in Laufrichtung des Gurtes von einer Zuführung 63 auf die Oberfläche des Substrats geleitet. Matrixmaterial 64, wie z. B. Polyurethan, wird auf den Gurt zwischen Formpreßgurte 65 und 66 geleitet, um die Fäden 62 zu umhüllen und das Substrat und die Verstärkungsfäden in eine Matrix einzubetten und eine Struktur der Art zu bilden, wie sie oben in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist.After the belt substrate is manufactured, it is fed onto another machine, as shown in Fig. 6, to cast a matrix layer onto the substrate. The substrate is fed as an endless belt over end rollers 60, 61, with the end roller 60 being adjustable to change the tension. At the top of the belt, a plurality of reinforcing threads 62 are fed in the direction of travel of the belt from a feeder 63 onto the surface of the substrate. Matrix material 64, such as polyurethane, is fed onto the belt between compression molding belts 65 and 66 to envelop the threads 62 and embed the substrate and the reinforcing threads in a matrix and form a structure of the type shown above in Figs. 1 and 2.
Die Matrixpolymere sind üblicherweise durch Polyurethan gebildet, und die Verstärkungsfäden können aus Multifilamentfäden, wie z. B. Polyester, Nylon, PEEK, PPS, PBO, Aramid, Glas, Kohlenstoff oder Stahl bestehen, obwohl Monofilamentfäden oder sogar eindrähtiger Zwirn, geflochtene Garne oder Mehrfachzwirn verwendet werden können. Mindestens einige der Fäden können beschichtet sein, vorzugsweise mit einem Elastomer, wie z. B. TPU.The matrix polymers are usually formed by polyurethane, and the reinforcing threads can be made of multifilament threads such as polyester, nylon, PEEK, PPS, PBO, aramid, glass, carbon or steel, although monofilament threads or even single-strand, braided or multi-strand threads can be used. At least some of the threads can be coated, preferably with an elastomer such as TPU.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Naßpressengurte weisen eine Reihe von Vorzügen auf, einschließlich einer größeren Delaminierungsbeständigkeit und Reißfestigkeit aufgrund der verbesserten Haftung zwischen der Polyurethan-Matrix und der Polyurathan- oder TPU-Membrane zusätzlich zu einer verbesserten Haftung zwischen der Matrix und den hinzugefügten, in Laufrichtung angeordneten Verstärkungsfäden. Eine gleichmäßige Struktur ist auch dadurch gewährleistet, daß es zu keinem Durchhängen der in Maschinenquerrichtung liegenden Fäden kommt.Wet press belts made by the process of the invention have a number of advantages, including greater delamination resistance and tear resistance due to the improved adhesion between the polyurethane matrix and the polyurethane or TPU membrane in addition to improved adhesion between the matrix and the added reinforcing threads arranged in the machine direction. A uniform structure is also ensured by that there is no sagging of the threads lying in the cross-machine direction.
Die Verstärkungsstruktur kann zur Erhöhung der Festigkeit und zum Schutz gegen Abnutzung auf der Druckschuhseite des Gurtes näher an der Mitte des Gurtes angeordnet sein. Es wird eine selbsttragende, völlig umhüllte Verstärkungsstruktur erzielt, um Schutz gegen Abnutzung zu gewährleisten, eine Luftblasenbildung zu verhindern und die Delaminierungsbeständigkeit zu verbessern.The reinforcement structure may be located on the pressure shoe side of the belt closer to the center of the belt to increase strength and provide abrasion protection. A self-supporting, fully enclosed reinforcement structure is achieved to provide abrasion protection, prevent air bubble formation, and improve delamination resistance.
Die Gurtstruktur enthält keine gewebten Komponenten, und der große offene Bereich der grobmaschigen Membrane ermöglicht einen selbsttragenden Guß des Matrixpolymers. Die hinzugefügten, sich in Laufrichtung erstreckenden Verstärkungsfäden liegen auf der dem Druckschuh gegenüberliegenden Seite der Basis, so daß die Gurte nach der Herstellung nicht von innen nach außen gedreht werden müssen. Gurte mit Verstärkungsfäden auf der Druckschuhseite neigen viel mehr dazu, diese Fäden zu verlieren, die die Tendenz haben, sich durch die umhüllende Matrix auf der Rückseite des Gurtes hindurchzuarbeiten.The belt structure contains no woven components, and the large open area of the coarse mesh membrane allows for self-supporting casting of the matrix polymer. The added machine-direction reinforcing threads are on the opposite side of the base from the pressure shoe, so that the belts do not need to be turned inside out after manufacture. Belts with reinforcing threads on the pressure shoe side are much more prone to losing these threads, which have a tendency to work their way through the enveloping matrix on the back of the belt.
Schließlich weist die beschriebene Gurtkonstruktion eine gute Querstabilität und Laufrichtungsfestigkeit auf.Finally, the belt construction described has good transverse stability and directional stability.
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