Прижимной валок для обработки полотна материала и способ его изготовления
ОП ИСАНИ Е
ИЗОБРЕ Н я
К ПАТЕНТУ
СО@3 Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительный к патенту ¹â€” (22) Заявлено 28.05.76 (21) 2363553/28-12 (51) М.Кл.з D 21 G 1/00//
D 06 С 15/08 (23) Приоритет — (32) 30.05.75
Государственный каинтет (33) США (31) 582105 по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 25.12.78. Бюллетень № 47 (45) Дата опубликования описания 25.12.78 (53) УДК 677.057.615. .11:676.05 (088.8) (72) Автор изобретения
Иностранец
Эрнест И. Грум (США) Иностранная фирма
«Клупак Инк.z (США) (71) Заявитель (54) ПРИЖИМНОЙ ВАЛОК ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЛОТНА
МАТЕРИАЛА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Изобретение касается обработки полотен материалов, таких как бумага, нетканый материал и т. п. и, в частности, можег быть использовано в прижимном валке для уплотнения и удлинения полотна материала.
Известен прижимной валок, содержащий сердечник и обечайку из нескольких слоев эластичного материала с запрессованными в одном из слоев армирующими элементами (1).
Этот прижимной валок может быть изготовлен путем покрытия сердечника несколькими слоями эластичного материала и запрессовки в один из слоев армирующих элементов с последующей вулканизацией.
Недостаток такого прижимного валка— ограничение его технологических возможностей при обработке полотна материала.
При использовании такого валка не обеспечивается необходимое повышение плотности и растяжимости обрабатываемого полотна материала наряду с улучшением его текстуры.
Кроме того, такой валок не может быть применен для измельчения бумаги, тканых и нетканых материалов без применения сложного внешнего средства дифференциального привода.
Это объясняется тем, что прп такой конструкции обечайки известного прижимного валка не обеспечивается асимметричное смещение неуплотняемого материала, такого как резина, который образует часть обечайкп прижимного валка в контакте с полотном материала и стальным валком.
Для обеспечения условия асимметрии необходимо использование генератора для торможения обрезиненного валка для создания разности скоростей и сил между оорезпненнымп и стальным валками.
Цель изобретения — расширение техчологическпх возможностей.
К числу этих возможностей относятся: получение требуемого повышения плотности п растя>кпмости обрабатываемого полотна матерпала наряду с улучшением его текстуры и использование прижимного валка 0 для измельчения полотна материала без применения внешнего средства дифференциального привода.
Это достпгается тем, что прижимной валок имеет пластины пз резины, располо25 женные в чередующемся порядке с армирующпми элементами, причем пластины и.: резины и армпрующие элементы установлены под острым углом по отношению к наружной поверхности сердечника в направлении его вращения, Каждый армпрующи"
639463
65 элемент состоит из отрезка текстильного полотна, а пластины из резины и армирующие элементы имеют дугообразную форму, причем касательная к дуге на свободном конце армирующего элемента образует с поверхностью валка меньший угол, чем касательная на внутреннем конце с поверхностью сердечника.
Особенность предложенного способа заключается в том, что армирующие элементы и пластины из резины наклеивают на один из слоев эластичного материала.
Конструкция предложенной обечайкн прижимного валка обеспечивает условия асимметричного смещения неуплотняемого материала, такого как резина, который об разует часть обечайки прижимного валка в контакте с полотном материала и стальным валком.
Смещение упругого материала обечайки валка достаточно асимметрично для того, чтобы равнодействующая сил, действующая на полотно материала в плоскости зажима валков, смогла обеспечить уплотнение полотна материала, придавая ему ббльшую мягкость и значительно ббльшую растяжимость IIQ сравнению с неуплотненным пологном материала.
Благодаря выполнению армирующих элементов в виде отрезков текстильного полотна, заложенных в обечайку вала, и привода вращения жесткого валка в таком направлении, чтобы армирующие элементы располагались почти параллельно полотну материала в зоне зажима, упругие усилия, действующие на полотно материала, будут по существу уплотняющими усилиями.
Оптимальные результаты будут достигнуты тогда, когда обечайка выполнена из пластин резины, расположенных в чередующемся порядке с армирующими элементами. Пластины резины должны быть скреплены между собой клеем перед тем, как будет произведена вулканизация.
Наружный слой обечайки должен быть выполнен из неармированной резины. Он образует непрерывную поверхность валка и поглощает любые незначительные разрывы, так как обечайка выполнена из отдельных пластин резины.
Необходимо, чтобы под обечайкой иа поверхности сердечника было расположено ие менее двух слоев из неармированного материала, причем каждый из внутренних слоев должен обладать прогрессивно уменьшающейся твердостью резины в направлении от внутреннего слоя к наружному.
При вращении обрезиненного валка в противоположном направлении по отношению к жесткому валку обеспечивается возможность использования обрезиненного валка в качестве средства для измельчения бумаги.
Такая возможность создается благодаря тому, что армирующие элементы обечайки в процессе вращения приближаются к полотну материала, занимая положение, примерно перпендикулярное плоскости полотна, при этом смещение упругого материала происходит в направлении к входу в зажим, а восстанавливающие усилия будут направлены на выходе из зажима в сторону перемещения полотна материала.
Эти усилия вызывают удлинение полотна материала в результате возрастания скорости упругого материала от входа к выходу из зажима. Такие материалы, как бумага, имеющие низкую прочность на растяжение, не могут выдержать эти усилия и рвутся по длине валка.
На фиг. 1 показан прижимной валок с обечайкой, образующий зажим совместно с жестким валком, для уплотнения полотна материала, поперечное сечение; на фиг.
2 — диаграмма смещения точки «а» на поверхности обечайки прижимного валка относительно точки «б», расположенной радиально под точкой «а» на поверхности сердечника; на фиг. 3 — график скоростей точки «а» относительно точки «б»; на фиг.
4 — пара валков с обечайками, которые имеют одинаковые смещения упругого материала обечаек при зажиме полотна бумаги с высоким содержанием влаги (50—
60О/О), поперечное сечение; на фиг. 5 прижимной валок с обечайкой, образующий зажим совместно с жестким валком, предназначенные для измельчения бумаги, поперечное сечение; на фиг. 6 и 7 — процесс изготовления прижимного валка.
Прижимной валок 1 для уплотнения полотна бумаги с содержанием в нем влаги порядка 30 — 40О/О выполнен в виде стального сердечника 2, снабженного обечайкой
8, имеющей наружное резиновое покрытие
4 с армирующими элементами 5 в виде кордных нитей, расположенных под острым углом к наружной поверхности стального сердечника.
К прижимному валку прижат стальной валок б, который приводится во вращение посредством привода (на чертежах не показан). Армирующие кордные нити имеют модуль упругости, определяемый по формуле: напряжение деформация который больше, чем модуль резинового покрытия.
В качестве армирующего материала могут быть использованы такие материалы, как, например, полиэфир, найлон, хлопок, предпочтительно с направлением наибольшего модуля, совпадающим с направлением движения полотна материала 7. (Движение полотна показано стрелкой).
Кроме того, в качестве армирующего ма териала может быть использован волоконно-резиновый композитный материал.
639463
Предпочтительно, чтобы тканые армирующие материалы были бы из тканого полиэфирного текстильного материала, при этом уточные нити его должны быть расположены поперек валка, а основные нити — вдоль валка.
Когда валки 1 и б вращаются в направлении, показанном на фиг. 1, армирующие элементы 5 будут сопротивляться удлинению и предотвращать смещение резинового покрытия в направлении заходной части зажима.
В этом случае точка «а» на обечайке 3 смещается так, как это показано пунктирными линиями на фиг. 1, при этом потенциальное смещение точки «а» относительно точки «б», расположенной радиально под точкой «а» на поверхности стального сердечника 2, будет таким, как это показано на фиг. 2. Поскольку смещение участка 8 резинового покрытия 4 происходит в одном направлении (см. фиг. 1), то напряжение в резиновом покрытии заставляет это смещение возрастать до заметного уровня.
Усилия, вызванные этими напряжениями, возрастают и становятся ббльшими, чем силы трения между поверхностями валков.
Когда обечайка 8 выходит из-под влияния зажима, смещенный участок 8 резинового покрытия восстанавливается (см. фиг. 3) .
Таким образом, точка «а» на наружной поверхности обечайки 8 будет иметь график скорости относительно точки «б» на наружной поверхности стального сердечника 2 таким, как сн показан на фиг. 3.
Скорость V,„ будет иметь первоначальное значение U„, и будет возрастать в зоне зажима до величины Vz — скорости стального валка б.
Падение скорости до зоны зажима не происходит, поскольку армирующие элементы 5 не допускают смещения резинового покрытия благодаря их высокому модулю упругости ii определенной ориентации.
В зоне зажима скорости точки «а» и соответствующей точки на стальном валке 6 по существу равны н постоянны до тех пор, пока сила восстановления резинового покрытия 4 не превзойдет силу трения между поверхностями валков 1 и б.
В этой точке восстанавливающее действие резинового покрытия 4 возвращает е" в исходное положение на валке 1, что приведет к быстрому уменьшсншо скорости V„ до минимальной величины VII. После этого она быстро принимает свое первоначальное значечие V,, по мере удаления пз-под влияния зажима.
Из графика скорости точки «а» можно видеть, что поверхность резинового покрытия 4 входит в зажим со зиа:III Iåëüío большей скоростью, чем скорость ее на выходе из зажима.
l5
60 б5
Полотно материала 7 будет выходить из зажима с более низкой скоростью, чем скорость иа входе в зажим. Эта разность скоростей является мерой уплотнения полотна. Это уплотнение, в частности, объясняется асимметричным смещением участка
8 резинового покрытия, создаваемым более высоким модулем упругости армирующих элементов 5 в направлении вращения валка 1.
Устройство для уплотнения полотна б»маги может содержать пару валков с обечайками (см. фиг. 4), которые имеют одн наковыс симметричные смещения упругого материала обечаек при зажиме полотна бумаги с высоким содержанием влаги (порядка 50 — 60О. в).
Валок 1 (см. фиг. 4) прижат и вращается совместно с идентичным валом 9. Любой из валков приводится во вращение посредством внешнего привода (на чертежах не показан) .
В таком случае имеет место симметричное нарушение обеих поверхностей полотна бумаги, благодаря этому при высоком содержании влаги в полотне бумаги ее рас трескивание не возникает.
Армирующие элементы 5 ориентируются так, кat это было описано, п валки 1 и 9 всдут себя аналогично валку 1 на фиг. 1 в отношении графиков скорости и характеристик восстановления резинового покрытия 4. Однако при идентичных валках 1 и 9 силы трения минимальны.
Устройство, в котором используются пара валков с обечайками нз упругого материала целесообразно применять для уплотнения полотна бумаги с высоким содержанием влаги, но при этом необходимо иметь в виду, что степень уплотнения не настолько значительна, как в устройстве, где используются валок с обечайкой из армированной резины со стальным валком, поскольку обечайки в устройстве с двусторонним восстановлением резины (см. фиг.
4) будут восстанавливаться в меньшей сте пени и уплотнение будет меньшим, чем в устройстве на фиг. 1.
На фиг. 5 показано устройство для измельчения полотна бумаги, состоящее из валка 1 с обечайкой 8, имеющей армирующпе элементы 5.
Стальной сердечник 2 имеет обечайку,". из неуплотняемого упругого резинового поКПЫТИЯ 4.
Армнрующис элементы 5, выполненные из тканого полиэфирного материала, обладают большим модулем упругости, чем резиногое покрытие 4. Они заделаны в рези новую обечайку и ориентированы аналогично описанному.
Армирующим элементам 5 (см. фиг. 7) придан наклон под острым углом к смежIIotI тангенциальной плоскости сердечника
2. Очень важно, чтобы армнрующие эле639463 менты 5 имели модуль упругости больше, чем у резинового материала 4 обечайки 3.
На фиг. 5 показано, что валок 1 при жат к стальному валку 6, при этом направление вращения относительно направлен!ья
»а! .!Опа apм!!ру !О!цих элемснтов 5 Taкое, как это показано на чертеже.
Резиновое покрытие 4 нс имеет возможности смещаться в направлении выхода из зажима, посколько этому припятствуют армирующие элементы 5. При пропускании полотна материала (бумаги) 7 через валки 1 и б происходит его растяжение. Поскольку силы растяжения превосходят прочность бумаги, то происходит ее разрыв па полосы. Ширина полос зависит от диаметра сердечника 2, диаметра обсча!!ки 8, QYпосительной разницы между модулем упругости резинового покрытия 4 и армиру!ощих элементов 5.
На ф !г. 6 п 7 показан процесс изготоплс!(и5! по!1!е!1. !но о валка.
На наружной поверхности стального сердечника 2 диаметром 508 д!1! укрепляют пластины 10 пз резины, которые пе рекрывают друг друга в виде ламинаторов и образу!от обечайку,3. Прежде чем закрепить пластины 10 из резины, необходимо у!деньшить твердость поверхности, которая должна прогрессивно уменьшаться от поверхности стального сердечника 2 к наружной поверхности обечайки 8. Поэтому сначала к стальному сердечнику 2 приклеивают соответствующим клеем лист 11 из пеармированной невулканизованной резинь!, с твердостью 90 дуромстров (по
Шору А). Второй лист 12 нз неармированной невулканизованпой резины с твердостью порядка 70 дурометров (по IIIopy A) приклеивают к листу 11.
Для получения обечайки 8 толщиной
50,8 !!л в радиальном направлении берут пластины 10 из резины толщиной 1,58 !!д!.
Действительная форма дугообразной пластины 10 представляет собой в сечении спираль, по примерно равна дуге окружности на показанных участках.
Пластины 10 из резины с твердостью
50 дурометров (по Шору А) крепят друг с другом к стальному сердечнику 2 внахлестку при использовании соответствующего клея.
Чтобы правильно установить пластины
10 из резины применяют профильный шаблон И (см. фиг. 6), который располага!от на стальном сердечнике 2, при этом конфигурация рабочей поверхности шаблона 13 должна быть примерно близка к кривизне пластин 10 из резины, необходимой длч формирования обечайки 8.
Каждую пластину 10 из резины покрывают в достаточном количестве клеем и устанавливают в положение перекрытия с последующей ранее установленной пластиной 10 из резины по длине стального сердечника 2.
По окончании установки каждой пластины 10 по ней проводят профильным валком 14 по всей длине, прижимая все поверх !ости и !асти!!ы 10. Между этими пластинами располагают соответствующий армирующий элемент 5 из отрезка полиэфирного текстильного полотна, который
10 приклеившот к поверхности пластины 10.
Армирующий элемент 5 имеет модуль упругости и вязкость выше чем резина и изготовлен из полиэфирной пряжи размером 800 денье. Пласпшы 10 выполнены из пеьулканизованной рез i!(I>! которая затем подвергается вулканизации по окончании сборки валка 1.
По окончании установки пластин 10 на иаружну!о повср ность наклеивают невул20 канизованцое резиновое покрытие 4.
Зтот слой резины до.!жсп иметь твердость 50 дурометров (по Шору А).
0н пск.почит незначительные разрывы в поверхности обечайки 3, создагаемых множеством перекрывающих друг друга пластин 10.
При установке пластин 10 образуются треугольпого типа полости 15. Чтобы удалить воздух из этих полостей, валок 1 з0 помещают в воздухопепропицаемую ооолочку (на черте>ках ие показаны), например в пластиковый мешок. Внутри мешка создают вакуум, чтобы удалить воздух из полостей 15. После удаления воздуха при35 жимной валок отвергкда!от посредством вулкапизации в автоклаве под давлением с одновременным поддержанием вакуума в мешке. Часть пластин 10 из резины и внутренних резиновых листов 11 и 12 бу40 дет заходить в полости 15.
Для обработки полотна бумаги прекрасные результаты достигаются при использовании стального сердечника диаметром 20 дюймов (508 лл) с толщиной обе45 чайки валка в 2 дюйма (50,8 л!л).
Угол а между плоскостью «в», касающейся армирующего элемента 5, и плоскостью «г», касающейся стального сердечника 2, в месте их пересечения пример50 но равен 20 (см. фиг. 7).
Кривизна армирующего элемента 5 определяется углом Р ме кду плоскостями «д» и «е» и составляет около 16 .
При указанных размерах, а также кри55 визне пластин 10 и армирующих элементов
5 достигаются необходимые усилия восстановления графика скорости.
Формула изобретения
1. Прижимной валок для обработки полотна материала, содержа!ций сердечник и обечайку из нескольких слоев эластичного материала с запрессованными в одном из слоев армпрующими элементами, о т639463
Фиг. 4
Фиг. 5 л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, он имеет пластины из резины, расположенные в чередующемся порядке с армирующими элементами, причем пластины из резины и армирующие элементы установлены под острым углом по отношению к наружной поверхности сердечника в направлении его вращения.
2. Прижимной валок по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что каждый армирующий элемент состоит из отрезка текстильного полотна.
3. Прижимной валок по пп. 1и 2, о т л ич а ю шийся тем, что пластины из резины и армирующие элементы имеют дугообразную форму, причем касательная к дуге на свободном конце армирующего элемента образует с поверхностью валка меньший угол, чем касательная к дуге на внутреннем конце с поверхностью сердечника.
4. Способ изготовления прижимного валка по пп. 1 — 3 путем покрытия сердечника несколькими слоями эластичного материала и запрессовки в один из слоев армирующих элементов с последующей вулканнзацией, отличающийся тем, что армирующие элементы и пластины из резины наклеивают на один из слоев эластичного материала.
Источник информации, принятый во
15 внимание при экспертизе:
1. Патент ФРГ № 1132840, .кл. 7б С, 12/05, 19б3.
639463
-р /1
ФЙ +
,:.";.—;;.-Х
f5 ó.
Составитель В. Савельев
Редактор Т. Загребельная Техред С. Антипенко Корректор И. Симкина
Заказ 956/1513 Изд. № 342 Тираж 455 Подписное
НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»
