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Dokumentenidentifikation DE69120613T2 31.10.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0473926
Titel Isolierende Rollenummantelung
Anmelder Global Consulting, Inc., Painesville, Ohio, US
Erfinder Hart, Charles M., Streetsboro, Ohio 44240, US;
Rogers, James D., Mantua, Ohio 44255, US;
King, Harry L., Hudson, Ohio 44236, US;
Bartholomew, John J., Mentor, Ohio 44060, US
Vertreter H. Weickmann und Kollegen, 81679 München
DE-Aktenzeichen 69120613
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 24.07.1991
EP-Aktenzeichen 911124360
EP-Offenlegungsdatum 11.03.1992
EP date of grant 03.07.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.10.1996
IPC-Hauptklasse F27B 9/24
IPC-Nebenklasse F27D 3/02   C03B 35/18   B65G 39/07   C04B 35/00   C04B 14/38   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Rollen, wie etwa diejenigen, die als Rollenförderer zur Verwendung bei hoher Temperatur verwendet werden, kännen aus einem inneren Metallschaft hergestellt sein, welcher eine äußere Isolierummantelung aus Asbest enthält. Beim Herstellen der Rolle kann das Asbest als Kreisscheiben bereitgestellt werden, welche manchmal als "Beilegscheiben" bezeichnet werden, die auf dem Schaft angeordnet werden und komprimiert werden, wie z.B. in dem US-Patent 3,802,495 diskutiert. In einer technisch verwandten Lehre im US-Patent 3,116,053 wird eine Rolle offenbart, die auf einem röhrenförmigen Schaft komprimierte Asbestscheiben aufweist, wobei die Asbestscheiben zwischen dicken und dünnen Scheiben alternieren. Diese werden zwischen Stirnwänden durch eine Druckkraft, die durch hydraulische Mittel erzeugt wird, zusammengepreßt. Aufgrund dessen, daß das Bindemittel im Asbest dazu neigt bei hoher Temperatur zerstört zu werden, ist es wichtig die Scheiben unter dem axialen Druck zwischen den Stirnwänden zu halten.

Ein Rollenförderer kann ebenfalls hergestellt werden durch Schieben einer Vielzahl von Rohpappeasbestringscheiben auf einen Schaft, d.h. ringformigen Scheiben aus einer Hauptmenge Asbestfaser und einer kleineren Menge Bindemittel, wie etwa Portland-Zement. Diese können dann axial auf dem Schaft komprimiert werden. Wie in dem US-Patent 3,334,010 offenbart, kann das Asbest ein Gemisch von Chrysotil- plus Amphibol- Asbestfasern sein und das Bindemittel kann ein Zement- plus Tongemisch sein. In einer etwas damit verwandten technischen Offenbarung im US-Patent 3,456,931 wird diskutiert, daß die Oberfläche der Rolle erhitzt werden kann, um eine äußere, keramische Oberfläche auf der Rolle zu erzeugen.

Es wurde auch vorgeschlagen, die Scheiben aus einer Keramikfaserplatte herzustellen, welche ein Bindemittel, wie etwa Portland-Zement, enthält. Diese Scheiben können auf einem Metallschaft angeordnet werden und in eine Rollenform gepreßt werden. Jedoch hat das Bindemittel die Tendenz auszubrennen, wobei die Ummantelung geschwächt wird. Derartige Ummantelungen erreichten daher keine große Akzeptanz als ein geeignetes Ersatzmittel für die Asbestpappeummantelungen.

EP-A-0 020 882 offenbart eine asbestfreie Pappe, die für die Herstellung von Kühlofen- und Glastemperrollen geeignet ist, umfassend 10 bis 30 Gew.-% Keramikfaser, 0 bis 10 Gew.-% organische Faser, 35 bis 60 Gew.-% Pyrophyllit und 20 bis 35 Gew.-% anorganisches Bindemittel, basierend auf dem Trockengewicht.

Es wurde ebenfalls ein Vorschlag gemacht, glasartige Fasern für Rollen zu verwenden, wie etwa Rollen die beim Ziehen von Glasplatten verwendet werden. In dieser Hinsicht wurde im US- Patent Nr. 3,763,533 gelehrt Mineralfasern mit einem anorganischen Bindemittel zu imprägnieren. Filzfaserstreifen Faser können um einen Rollenkern gewunden werden, mit einem Bindemittel imprägniert werden und erhitzt werden, um sie zu trocknen. Derartige Rollen haben jedoch nicht bewiesen, daß sie ausreichend akzeptabel sind, um eine breite Verwendung beim Ersetzen von Asbestrollen zu finden.

Es wurde ebenfalls vorgeschlagen Mineralfasern in Zuführrollen für Tunnelrollenöfen zu verwenden. Das US-Patent Nr. 4,596,527 lehrt die Herstellung von Faserröhren oder -hülsen, welche über einen Zuführrollenstahlrohrkern gezogen werden. Diese Hüllen tragen angeblich zur Rolleninstandhaltung bei, da frische Hüllen leicht auf den Rohrkern gezogen werden können, während der Betriebsunterbrechung nach dem Entfernen der verbrauchten Deckschicht, was anscheinend häufig erforderlich ist.

Jedoch besteht immer noch ein Grund zur Besorgnis hinsichtlich der Sicherheit der Arbeitsumgebung als auch hinsichtlich einer potentiellen Beschädigung von beförderten Waren durch flüchtige Bindemittelreste bei erhöhter Rollenverwendungstemperatur. Es besteht weiterhin in der Industrie ein Bedarf für eine verbesserte Rollenisolierungsummantelung, die hinsichtlich Robustheit und ausgedehnten Serviceintervallen mit Asbestummantelungen vergleichbar ist. Eine derartige Rollenummantelung sollte ebenfalls wünschenswerte Isolierungscharakteristika aufweisen und weiterhin ein bezüglich der Umwelt sichereres Produkt durch die Eliminierung von Asbest bereitstellen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es wird nun eine verbesserte isolierende Rollenummantelung hergestellt. Die resultierende Rolle hat nicht nur eine isolierende Ummantelung, sondern eine derartige Ummantelung, die verbesserte Isolierungseigenschaft bieten kann, selbst gegenüber früheren Asbestummantelungen. Darüber hinaus ist die Ummantelung asbestfrei für eine wünschenswertere Handhabung und Anwendung. Weiterhin ist die Ummantelung frei von Bindemitteln, wie etwa Zement, wobei Probleme mit derartigen Ummantelungen eliminiert werden. Die neue Rolle kann dabei die wünschenswerten Merkmale, die in früheren isolierenden Rollen gefunden werden, bereitstellen, während diese Merkmale mit vielen weiteren erdachten Verbesserungen kombiniert werden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Rolle wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei bevorzugte Ausführungsformen davon in den Ansprüchen 2 bis 14 spezifiziert sind, eine Rollenummantelung davon, wie in den Ansprüchen 15, 16 beansprucht und ein Verfahren zum Herstellen der Rolle, wie in Anspruch 17 beansprucht und bevorzugte Ausführungsformen davon, wie in den Ansprüchen 18 bis 25 spezifiziert.

Unter einem breiten Aspekt richtet sich die Erfindung auf eine Rolle, die speziell zur Verwendung beim Rollenfördern von Gegenständen eingerichtet ist, wobei die Gegenstände unter deutlich erhöhter Temperatur sind, oder wobei die Gegenstände durch eine Zone mit deutlich erhöhter Temperatur befördert werden, wobei die Rolle einen inneren Schaft mit mindestens einem dichten und hitzebeständigen, gegenüber erhöhter Temperatur beständigen, ringförmigen isolierenden Ummantelungselement aus hochkomprimierter, zumindestens im wesentlichen keramischer Faser umfaßt.

In einer anderen Hinsicht betrifft die Erfindung ein isolierendes Ummantelungselement, worin die komprimierte Faser Fasern umfaßt,die in einer Größenordnung im Bereich von etwa 50 Prozent bis etwa 80 Prozent auf eine Dichte im Bereich von etwa 0,256 bis etwa 0,80 gcm&supmin;³ (16 bis etwa 50 Pound pro Kubikfuß) komprimiert sind.

Andere Aspekte der Erfindung richten sich auf das Verfahren zum Herstellen der Rolle mit einer isolierenden Rollenummantelung der vorliegenden Erfindung, welche Additive zum Härten der Ummantelung enthalten kann und auf ihr Herstellungsverfahren.

Die neuen Rollenummantelungen können die hochkomprimierte Faser als eine Unterschicht oder als einen Kern für eine äußere Schicht aus feuerf estem Material, welches ein Faser enthaltendes Material sein kann, enthalten.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht einer isolierenden Rolle mit einem zentralen Schaft und einer Faserummantelung.

Figur 2 ist eine Schnittansicht, nur eines Teils, der isolierenden Rolle der vorliegenden Erfindung, wobei die Rolle eine Rollenvariation des Doppeltyps ist, welche ein Lastaufnahmeelement in der Ummantelung und eine formbare äußerste Schicht enthält.

Figur 3 ist eine Teilansicht, im Schnitt, einer isolierenden Rolle der vorliegenden Erfindung, welche eine Rollenvariation des Doppeltyps darstellt.

Figur 4 ist ebenfalls eine Teilansicht, im Schnitt, einer isolierenden Rolle der vorliegenden Erfindung mit einer äußeren Hartbeschichtungsschicht.

Figur 5 ist eine Explosionsansicht, die die Anordnung von Faserscheiben in Faserabschnitten und dann die Rollenummantelungsherstellung darstellt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Für die Rolle wird mindestens eine Rollenummantelungsisolierschicht durch eine hochkomprimierte Kerarnikfaser bereitgestellt. Es ist häufig vorteilhaft, daß dies Fasern bindemittelfrei ist. Eine komprimierte, Bindemittel enthaltende Faser kann nützlich sein und wird hier nachstehend weiter diskutiert werden. "Keramische Faser" bedeutet, daß die Faser aus einem Hauptteil, d.h. größer als 50 Gewichtsprozent, aus keramischer Faser besteht, wie z.B. Siliciumoxid enthaltender Faser und worin die kleinere Restmenge, d.h. unter 50 Gewichtsprozent, eine andere synthetische oder natürliche Mineralfaser sein kann, z.B. Glasfaser oder Mineralwolle, einschließlich Mineralwolle mit Additiven.

Vorteilhafterweise wird die Faser, für die beste Rollenleistungsfähigkeit ohne Zersetzung unter Anwendung bei hoher Hitze, aus mindestens etwa 80 Gewichtsprozent Keramikfaser und vorzugsweise für die besten Gesamtleistungsfähigkeitcharakteristika eine Vollkeramikfaser sein.

Obwohl beabsichtigt ist, daß eine derartige Keramikfaser keine Siliciumoxid enthaltende Faser sein wird, wie sie durch eine Aluminiumoxidfaser oder eine Faser aus einem Borverbindungsmaterial, z.B. Fasern aus Boroxid, Borcarbid und Bornitrid, repräsentiert wird, ist es unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten bevorzugt, daß die Keramikfaser eine Siliciumoxid enthaltende Faser ist. Die Siliciumoxid enthaltende Faser kann einfach eine Siliciumoxidfaser sein, obwohl üblicherweise das Siliciumoxid mit einem oder mehreren aus Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Chromoxid oder Titanoxid vorliegt. Derartige Siliciumoxid enthaltende Fasern sind auch so gedacht, daß sie Fasern aus Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Calciumaluminiumsilikat u.dgl. umfassen. Vorteilhafte Fasern, die eine wünschenswerte Inertheit haben können, d.h. keine Reaktivität mit der Arbeitsumgebung als auch mit Gegenständen, die über die Rollen befördert werden, kombiniert mit einer wünschenswerten isolierenden Eigenschaft, können aus Siliciumoxid und Aluminiumoxid hergestellt werden. Verbesserte Hochtemperatureigenschaften für eine keramische Faser können erreicht werden, wenn das Siliciumoxid und Aluminiumoxid mit Zirkoniumoxid oder Titanoxid kombiniert werden.

Typischerweise kann bei kommerziell erhältlichen Fasern, die aus Siliciumoxid und Aluminiumoxid hergestellt sind, der Aluminiumoxidgehalt in einer Menge von etwa 45 bis etwa 80 Gewichtsprozent Aluminiumoxid mit einem Rest von etwa 20 bis 55 Gewichtsprozent Siliciumoxid variieren. Wenn zusätzliche Subsitute verwendet werden, z.B. Zirkoniumoxid, können die Bestandteilbereiche weiter variiert werden. Somit kann, wo Zirkoniumoxid vorliegen kann, es so wenig wie etwa 3 Gewichtsprozent beitragen. Hier können dann, wie in den US- Patenten Nr. 4,558,015 und 4,555,492 gelehrt, Siliciumoxid in einer Menge von etwa 45 bis 75 Gewichtsprozent oder mehr und Aluminiumoxid in einer Menge von so wenig wie etwa 10 Gewichtsprozent bis nahezu 40 Gewichtsprozent vorliegen. Darüber hinaus kann die Menge von Zirkoniumoxid in manchen Formulierungen 20 Gewichtsprozent überschreiten. Es versteht sich, daß die Faser durch ein beliebiges Verfahren, das zum Herstellen von Keramikfasern geeignet ist, hergestellt werden kann. Kommerziell umfassen solche Verfahren diejenigen, welche einen geschmolzenen Strom zerfasern, d.h. Blasen eines geschmolzenen Stroms, um das geschmolzene Material zu zerfasern oder Führen des geschmolzenen Stroms zu Schnellschlagspinnrädem, die die Schmelze zerfasern. Die kommerzielle Herstellung umfaßt auch eine Solgelverarbeitung.

Wenn die Fasern hergestellt werden, wird es typisch sein, daß sie anfangs aneinander zu einer Mattenform akkumuliert werden. Dies kann z.B. durch Sammeln statistischer Fasern auf einer kontinuierlichen Kettenförderbandeinrichtung verwirklicht werden. Die akkumulierten Fasern, die typischerweise auf der Maschenförderbandeinrichtung gesammelt werden, können aneinander genadelt oder geheftet bzw. genäht werden. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung können die Fasern in Mattenform oder, wenn sie, wie z.B. durch Vernadeln, zu Decken zusammengefügt sind, mit oder ohne die Anwendung von Hitze, ebenfalls komprimiert werden. Typischerweise werden in akkumulierter Form die anfänglichen Matten eine Dichte in der Größenordnung von etwa 0,032 bis etwa 0,064 gcm&supmin;³ (2 bis etwa 4 Pound pro Kubikfuß) haben und nach dem Konsolidieren der Faser werden die akkumulierten Fasern als Decken eine Dichte in der Größenordnung von etwa 0,064 bis 0,16 gcm&supmin;³ (4 bis 10 Pound pro Kubikfuß) für eine Keramikfaser haben. Jede Vorkomprimierung beim Akkumulieren der Fasern, wie etwa durch Erhitzen oder Rollen, wird typischerweise noch eine Decke mit einer Dichte von nicht über etwa 0,16 gcm&supmin;³ (10 Pound pro Kubikfuß) bereitstellen.

Die Matten oder Decken, inwelchen die Faser im allgemeinen hier auch als "Masse"-Faser ("bulk"-Faser) bezeichnet wird, können in Scheibenform geprägt oder geschnitten werden. Bündel dieser Scheiben, insbesondere wenn sie aus einer dünnen Decke geprägt werden, können dann in Mehrfachscheiben-"Abschnitte" vorkomprimiert werden, welche manchmal hier als "Torus" bezeichnet werden. Typischerweise können die anfänglichen Decken eine Dicke in der Größenordnung von 0,635 bis 1,27 cm (1/4 bis 1/2 Zoll) haben, bis zu einer Dicke von 15,24 cm (6 Zoll). Für die dünneren Keramikfaserdecken, welche üblicherweise 0,635 cm (1/4 Zoll) bis zu etwa 2,54 cm (1 Zoll) dick sind, können Scheiben in typische 2,54 bis 10,16 cm (1 Zoll bis 4 Zoll) dicke Abschnitte komprimiert werden.

Die Scheiben aus der dickeren Decke können nicht in Abschnitte vorkomprimiert werden. Beim Komprimieren in Abschnitte, wobei die Komprimierung, wie im spezielleren hier nachstehend diskutiert, von etwa 50 Prozent bis etwa 80 Prozent sein, kann die Faser auf eine Dichte komprimiert werden, welche bei weitester Betrachtung und auf Basis der Trockenfaser im Bereich von etwa 0,256 bis etwa 0,80 gcm&supmin;³ (16 bis etwa 50 Pound pro Kubikfuß) sein kann.

Beispielsweise kann eine Decke aus einer leicht erhältlichen kommerziellen Siliciumoxid-Aluminiumoxid-Faser mit einer Anfangsdichte, wie gebildet, von 0,128 gcm&supmin;³ (8 Pound pro Kubikfuß) oder "eine 8-Pound-Decke" um 50 Prozent komprimiert werden, auf eine Dichte von 0,256 gcm&supmin;³ (16 Pound pro Kubikfuß). Typischer wird die Faser komprimiert werden, um eine Dichte im Bereich von etwa 0,288 bis etwa 0,64 gcm&supmin;³ (18 bis 40 Pound pro Kubikfuß) bereitzustellen. Die gleiche kommerziell leicht erhältliche 8-Pound-Faserdecke, die vorstehend um etwa 60 Prozent komprimiert wurde, kann eine Faserdichte in der Größenordnung von größer 0,32 gcm&supmin;³ (20 Pound pro Kubikfuß) vorsehen. Eine derartige 8-Pound-Decke wird, wenn sie stärker in Richtung des oberen Bereichs komprimiert wird, d.h. 80 Prozent, eine Dichte haben, die sich 0,64 gcm&supmin;³ (40 Pound pro Kubikfuß) nähert. Für eine derartige kommerzielle Keramikfaser, die aus Siliciumoxid und Aluminiumoxid hergestellt wird, ist eine Dichte von größer als 0,32 gcm&supmin;³ (20 Pound pro Kubikfuß), z.B. ein Dichtebereich von etwa 0,352 bis 0,64 gcm&supmin;³ (22 bis 40 Pound pro Kubikfuß) besonders vorteilhaft für beste Faserisolierungscharakteristika. Es ist selbstverständlich, daß die Komprimierung an der Feucht- oder Trockenfaser durchgeführt werden kann, aber wenn es nicht anders angegeben ist, beziehen sich Dichten von komprimierten Fasern auf die Trockenfaser.

Für viele Anwendungen ist es am vorteilhaftesten eine Massefaser zu verwenden, da die einzelnen Fasern in der Massefaser variierende Längen haben. Derartige Fasern mit variierenden Längen verstärken die Fähigkeit der Fasern unter Druck zu verschlingen und zusammenzuhalten. Für diese Anwendungen, welche Fasern mit variierenden Längen verwenden, ist es weiterhin wünschenswert, daß alle Fasern eine Länge von mindestens etwa 1,27 cm (0,5 Zoll) haben, wobei lange Fasern üblicherweise eine Länge im Bereich von etwa 20,32 cm (8 Zoll) bis zu einer Länge von etwa 25,4 cm (10 Zoll) haben. Üblicherweise werden nur sehr wenige Fasern länger als etwa 25,4 cm (10 Zoll) sein, da es sehr schwierig sein kann mit derartigen Fasern zu arbeiten, während kürzere Fasern als etwa 1,27 cm (0,5 Zoll) von nicht ausreichender Länge sein können, um effektiv diese Fasern varuerender Länge zu verschlingen. Ein besonders bevorzugtes Fasergemisch für Fasern mit variierenden Längen hat einige einzelne kurze Fasern mit mindestens etwa 5,08 bis 10,16 cm (2 bis 4 Zoll) Lange, im Gemisch mit langen Fasern, d.h. länger als 10,16 cm (4 Zoll) und Längen von bis zu etwa 20,32 bis 25,4 cm (8 bis 10 Zoll), häufig mit Fasern von mindestens etwa 15,24 bis 20,32 cm (6 bis 8 Zoll) Länge.

Es versteht sich jedoch, daß in gewissen Anwendungen es geeignet sein kann gemahlene Fasern oder zerkleinerte Fasern oder beides zu verwenden. Eine zerkleinerte Faser, d.h. eine Massefaser, die zerkleinert wurde, kann Einzelfasern mit im allgemeinen von 0,635 cm (0,25 Zoll) bis 2,54 (1 Zoll) Länge aufweisen. Eine gemahlene Faser, typischerweise eine Faser, die zerhackt und nachfolgend kugelgemahlen wurde, kann extrem kurz sein und weist eine gleichförmigere Länge auf. Die Faserlängen einer gemahlenen Faser können in der Größenordnung von 10 bis 30 Mikrometer sein. Obwohl Gemische von einer gemahlenen Faser mit anderen Fasern vorgesehen sind, z.B. einer oder mehreren zerhackten Fasern oder den vorstehend beschriebenen Fasern mit variierenden Längen, versteht es sich, daß die gemahlene Faser an sich verwendet werden kann, wie etwa in einer Hartbeschichtungsformulierung, wie es nachstehend hier im einzelnen beschrieben wird. Da eine gemahlene Faser einem Faserknittern nicht derart unterworfen ist wie eine einzelne Faser größerer Länge, kann die Verwendung von einer gemahlenen Faser besonders dienlich bei erhöhter Komprimierung sein.

Eine gemahlene Faser kann in Rollenanwendungen verwendet werden, worin ein erhöhter Granulatgehalt oder ein Granulat (shot) mit ausgedehnter Größe oder beides nachteilhaft sein knnen, wie etwa als Rollen, die mit Edelstahlstreifen in Kettenlinienleitungen verwendet werden, worin ein Granulat zum Anreißen des Produkts führen kann. Wie es hier verwendet wird, bedeutet das Wort "Granulat" nichtfaserige und im allgemeinen klumpige keramische Teilchen, die in Massekeramikfasern gefunden werden, z.B. in einer Keramikfaserdecke.

Typischerweise kann, wenn lange Fasern verwendet werden, welche Einzelfasern mit variierten Längen verwenden, der Granulatgehalt, der auf einem 40 Mesh Sieb (US-Siebsene) zurückgehalten wird, in der Größenordnung von 2 bis 5 Prozent sein, wobei die Teilchengröße für einzelne Stücke des Schusses in der Größenordnung von 100 Mikromter sein kann. Falls es von Bedeutung ist, kann eine formbare Ummantelung, typischerweise eine Hartschichtummantelung, wie in Figur 2 dargestellt und nachstehend diskutiert, als eine Granulatrückhaltebeschichtung verwendet werden. Auch kann die Verwendung von einer gemahlenen Faser die Rollenwartung verbessern, da das Mahlen der Fasern dazu neigt die kurzen Teilchen auf eine Größe von weniger als 20 Mikrometer zu brechen, wobei der Grund für ein Produktanreißen verkleinert oder eliminiert wird. Eine zerhackte Faser kann auf eine ähnliche Art wie eine gemahlene Faser verwendet werden, wie etwa in einem Gemisch. Allein oder im Gemisch kann sie am gebrauchsfähigsten in formbaren Formulierungen sein, wie etwa in einer Granulatrückhaltebeschichtung. Sie kann daher besonders geeignet sein wenn ein Anreißen von Gegenständen, die über die Rollen gefördert werden, von Bedeutung ist.

Es war keine industrielle Konvention, die Keramikfaser aufgrund eines Zusammenhangs mit dem Anreißen der Faser wesentlich zu komprimieren. Es wurde jedoch nun gefunden, daß Scheiben aus der Faser auf einem Schaft axial stark komprimiert werden können. Eine derartige Komprimierung einer Keramikfaser sollte mit einem Betrag von über etwa 50 Prozent bis zu höchstens etwa 80 Prozent sein, obwohl eine leicht größere Komprimierung, d.h. 83 bis 85 Prozent erreicht werden kann. Eine Komprimierung von weniger als 50 Prozent wird zu keiner wünschenswert dichten Faser führen, die den erforderlichen Druckwiderstand an der Rollenoberfläche, wie in der Industrie erforderlich, hat, führen. Auf der anderen Seite kann eine Komprimierung von über etwa 80 Prozent meist zu einem Faserbrechen führen. Vorteilhafterweise wird für eine wünschenswerte Rollenfestigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber einem Oberf lächendruck die Keramikfaser in einer Menge von über etwa 55 Prozent komprimiert, oder häufiger über etwa 60 Prozent und vorzugsweise in einem Bereich von etwa 65 bis etwa 75 Prozent.

Die von der Faser tolerierte Komprimierungsmenge ohne ein nachteiliges Faserbrechen kann durch den feuchten oder trockenen Zustand der Faser bestimmt werden. Bei der Faserherstellung kann üblicherweise erwartet werden, daß die Faser im trockenen Zustand vorliegt und bei Kontakt einen trockenen Griff hat und so erscheint, was häufig auf die erhöhten Temperaturbedingungen zurückzuführen ist, die bei der Herstellung der Faser verwendet werden. Kurz gesagt bedeutet dies, daß die Feuchtfaser eine Faser ist, die benetzt wurde, wie etwa mit einem Schmiermittel, Verstärkungsmittel oder Bindemittel, wobei jedes von diesen nachstehend diskutiert wird und die Faser kann im Griff feucht sein und so erscheinen. Als allgemeine Regel kann eine Feuchtfaser stärker komprimiert werden, ohne eine so große Gefahr des Faserbrechens einzugehen. Bei einer Trockenfaser ist ein Komprimierungsbereich für eine keramische Faser von über etwa 50 Prozent bis zu etwa 70 Prozent vorteilhaft oder möglicherweise bis zu einer höchsten Komprimierung von etwa 75 Prozent. Es wird im allgemeinen in Betracht gezogen, daß eine Feuchtfaser für eine Komprimierung über den gesamten 50 Prozent bis 80 Prozent Komprimierungsbereich zugänglich ist. Jedoch ist selbst bei einer Feuchtfaser eine Komprimierung von etwa 50 Prozent bis zu etwa 70 Prozent bevorzugt. Eine Feuchtfaser soll auch eine Faser umfassen, welche einfach durch Wasser benetzt ist. Typischer wird ein Schmiermittel verwendet werden. Die Verwendung des Wortes "Schmiermittel" bedeutet hier die Verwendung eines Substituts, das sich verflüchtigt ohne daß mehr als ein untergeordneter Rest in der Rolle zurückbleibt und vorzugsweise bleibt kein Rest zurück. Eine derartige Verflüchtigung wird meist bei der Trocknungstemperatur vollständig sein, obwohl eine geringe Restverdampfung bei der Betriebstemperatur der Rolle bewirkt werden kann. Im allgemeinen sind die Schmiermittel organische Materialien, einschließlich organische Flüssigkeiten oder organische Substitute, die in Flüssigkeiten dispergiert oder solubilisiert sind. Seifendispersionen können als geeignete Schmiermittel dienen. Das Schmiermittel kann auf die Faser aufgebracht werden, wenn die Faser in der Form einer Matte ist, mittels herkömmlicherweise zum Auftragen einer Flüssigkeit auf einen porösen Feststoff verwendeter Mittel, z.B. Sprüh- oder Eintauch-Aufbringung. Es kann ebenfalls geeignet sein das Schmiermittel auf eine Scheibe oder einen Abschnitt, welcher bereits teilweise komprimiert worden ist, aufzubringen. Das Schmiermittel kann in die teilweise komprimierte Fasermasse eindringen, wie etwa durch Saugwirkung. Die resultierende geschmierte Fasermasse wird dann einer abschließenden Komprimierung unterzogen.

Bei einigen Anwendungen kann es wünschenswert sein in der Rollenummantelung aus komprimierter Faser ein Bindemittel zu verwenden. Ein solches kann ein "flüchtiges Bindemittel" sein, d.h. ein Bindemittel, das für eine Verdampfung aus der Ummantelung während dem Trocknen der Ummantelung oder bei erhöhter Anwendungstemperatur leicht zugänglich ist. Ein derartiges flüchtiges Bindemittel kann leicht in die Rolle aus komprimierter Faser eindringen. Es kann hier ebenfalls als ein "organisches Bindemittel" bezeichnet sein und Vertreter derartiger Bindemittel umfassen Stärke, Latexmaterialien und Cellulosesubstitute, z.B. eine wäßrige Suspension von Cellulosemethylether. Das Wort "Bindemittel" kann sich ebenfalls auf eine Substanz beziehen, die nicht leicht in großer Menge in die Rolle aus komprimierter Faser eindringt, wie etwa durch Saugwirkung. Diese Bindemittel, welche hier manchmal als "anorganische Bindemittel" bezeichnet werden, können im allgemeinen mit der Faser vor oder nach der Komprimierung verwendet werden. Vertreter für anorganische Bindemittel umfassen Zemente, Calciumaluminat und Tone. Somit sind die anorganischen Bindemittel Materialien, die mindestens als ein Rest in einer wesentlichen Menge in der Rollenummantelung aus komprimierter Faser während der Verwendung der Rollenummantelung vorliegen.

Wenn das verwendete Material zum Impragnieren der Rolle aus komprimierter Faser in der Lage ist, d.h. zum Eindringen in die Rolle aus komprimierter Faser, als auch zum Hinterlassen eines Restes in der Rolle beim Trocknen und in der Rolle bei der Rollenverwendung zurückgehalten wird, wird ein derartiges Material zur Vereinfachung als ein "Versteifungsmittel" bezeichnet. Repräsentative Versteifungsmittel sind derartige wie etwa kolbidales Siliciumoxid, kolbidales Aluminiumoxid, kolbidales Zirkoniumoxid oder ähnliche flüssige Materialien. Wenn das verwendete Versteifungsmittel in einer kolbidalen Form ist, kann es hier als ein "kolbidales Versteifungsmittel" bezeichnet sein. Das Versteifungsmittel kann auf die Faser entweder vor oder nach der Komprimierung angewendet werden. Das verwendete Verfahren kann ein beliebiges der typischerweise zum Imprägnieren einer Faser mit einer Flüssigkeit verwendeten sein, z.B. Tränken oder Aufsprühen o.dgl. Selbst bei der am strksten komprimierten Faser, d.h. der 80 Prozent Faserkomprimierung, wird ein Versteifungsmittelgemisch, z.B. eine Lösung, die kolbidales Siliciumoxid oder kolbidales Aluminiumoxid oder beides in einem flüssigen Vehikel enth:lt, leicht die Rollenummantelung durch Kapillarwirkung oder "Saugwirkung" impragnleren und kann vollständig über die komprimierte Keramikfaser eindringen. Es ist jedoch in Betracht zu ziehen, daß die Eindringung zweckmäßigerweise auf nur eine äußerste Schicht der komprimierten Keramikfaser begrenzt ist oder daß die Imprägnierung eine Abstufung des Versteifungsmittels vorsieht, welche am konzentriertesten auf der äußeren Rollenfaseroberfläche ist.

Im allgemeinen wird die Versteifungsmittelzusammensetzung kolbidales Siliciumoxid umfassen, wie etwa eine kolloidale LUDOX Siliciumoxiddispersion, die von E.I. Dupont de Nemours und Company hergestellt wird. Derartige Dispersionen verstehen sich als wäßrige Suspensionen von Natrium stabilisierten oder Ammoniak- oder Aluminium stabilisierten Siliciumoxidteilchen, wobei Ammoniak stabilisierte bevorzugt sind, welche typischerweise 40 bis 50 Gewichtsprozent Feststoffe enthalten, aber verdünnter sein können, z.B. 20 Gewichtsprozent Feststoffe enthalten können. Die kolbidalen Siliciumoxide, die hier ebenfalls als Siliciumoxidsole bezeichnet werden, sind im allgemeinen die alkalischen Solen, z.B. diejenigen mit einem pH von mindestens 8,5. Sie verstehen sich so, daß sie aus diskreten dichten sphärischen Teilchen, typischerweise aus Siliciumoxid, zusammengesetzt sind. Geeignete Substitute für Siliciumoxid in Solform können Ethylsilikate, Silikatpolymere, Ethylpolysilikate und kolbidales Aluminiumoxid, wie etwa Aluminiumoxidsol, umfassen. Wenn eine Versteifungsmittelzusammensetzung, wie etwa ein Siliciumoxidsol verwendet werden soll, kann ein derartiges weiterhin dahingehend modifiziert sein, daß es zusätzliche Additive enthält. Diese Additive können in der Grsßenordnung von so wenig wie 0,1 Gewichtsprozent von bis zu 5 Gewichtsprozent oder mehr umfassen, z.B. bis zu 10 Gewichtsprozent, auf der Basis des Gewichts der Verstärkungsmittel zusammensetzungsfeststoffe, eines Additivs, wie etwa eines Organisilankupplungsmittels oder eines polymeren Mittels, wie etwa eines Acrylpolymers. Es ist ebenfalls in Betracht gezogen, daß ein Komprimieren und Versteifen ein Mehrstufenverfahren sein kann. Zum Beispiel kann eine Faserrolle komprimiert werden, z.B. mit 50 Prozent Komprimierung, dann von einem Versteifungsmittel durchdrungen werden, dann weiter komprimiert werden, wie etwa bis zu einem so hohen Wert wie 80 Prozent. Ein zusätzliches Versteifungsmittel könnte dann nach dem zweiten Komprimierungsschritt zugegeben werden. Darüber hinaus kann, wenn immer das Versteifungsmittel verwendet wird, es in einer mehrstufigen Impragnier-Trocknung-Imprägnierbearbeitung verwendet werden, die mit einem abschließenden Trocknungsschritt beendet wird.

Im allgemeinen wird das Versteifungsmittel in einer Menge verwendet werden, um von etwa 5 Gewichtsprozent bis zu etwa 70 Gewichtsprozent oder mehr und vorzugsweise etwa 15 bis 60 Gewichtsprozent Versteifungsmittelrest nach dem Trocknen der Rolle in dem Gesamtgewicht der Rolle vorzusehen. Nach der Verwendung sollte die resultierende imprägnierte Ummantelung getrocknet werden. Das Trocknen wird, so wie der Ausdruck hier verwendet wird, bei stark erhöhter Temperatur durchgeführt, z.B. 500ºC, kann jedoch auch aus wirtschaftlichen Gründen vorteilhafterweise bei einer geringeren Temperatur, wie etwa von ungefähr 300ºC bis zu etwa 100ºC oder niedriger, durchgeführt werden. Nach der Anwendung des Versteifungsmittel findet das Trocknen vorzugsweise bei einer derartig niedrigeren Temperatur statt, z.B. etwa 200ºC, für eine Zeit von bis zu etwa 24 Stunden, aber üblicher von etwa 8 Stunden bis etwa 12 Stunden. Danach kann die Faserummantelung weiter auf eine wie hier nachstehend beschriebene Art konditioniert werden. Zum Beispiel kann die Ummantelung bei einer erhöhten Temperatur von bis zu 1093ºC (2000ºF) für eine imprägnierte Keramikfaser hitzebehandelt werden, wobei jedes flüchtige Lösungsmittel oder flüssige Vehikel eines Versteifungsmittels oder eines Bindemittels verdampft wird und den Rest in der Rollenummantelung aus komprimierter Faser hinterläßt.

Bezugnehmend auf die Figuren, zeigt Figur 1 eine Rolle 1, die aus einem Metallschaft 2 mit einer Ummantelung 3 aus komprimierter Faser besteht. Die Ummantelung 3 aus komprimierter Faser ist in den Endplatten 4 aufgenommen. Der Metalischaft 2 wird getragen und kann innen gekühlt sein, wobei dies durch Mittel geschieht, die nicht gezeigt sind. Die Endplatten 4 halten einen Druck auf der Ummantelung 3 aus komprimierter Faser, ebenfalls durch nicht gezeigte Mittel.

Nun bezugnehmend auf Figur 2, hat Rolle 10 einen inneren Schaft 11. Dieser Schaft 11 kann massiv sein, aber in der Figur ist er hohl dargestellt, wobei er einen Durchgang 12 für den Eintritt einer Kühlflüssigkeit, die aus einer nicht gezeigten Quelle in den Schaft 11 eingespeist wird, bereitstellt. An der Zone des Schaftes 11 über welche Gegenstände befördert werden, dehnt sich der Durchgang 12 in eine Kühlkammer 13 aus. An dem zu der Kühlkammer 13 gegenüberliegenden Ende wird der Schaft getragen und kann rotierend betrieben werden, wobei alles durch nicht gezeigte Mittel geschieht. Der äußere Teil des Metallschaftes 11 ist entlang der axialen Richtung des Schaftes 11 im wesentlichen ummantelt mit einem inneren Kernteil 14 aus Scheiben aus komprimierter Faser. Dieses innere Faserscheibenkernteil 14 kann mittels eines Endansatz 41 unter Druck gehalten werden, welcher eine äußere Oberfläche 42 mit Gewinde aufweist. An der Oberseite des inneren Faserscheibenkernteils 14 ist ein äußeres Ummantelungselement 16 aus Scheiben aus komprimierter Keramikfaser. Zum Erhalten eines Endplattenkomprimierungsdrucks auf dem äußeren Ummantelungselement 16 wird ein Schubring 43 und eine Nut 44 mit Gewinde verwendet. Verteilt zwischen diesen Scheiben aus komprimierter Faser des äußeren Ummantelungselements 16 ist axial entlang dem inneren Kernelement 14 ein Lastaufnahmeelement 17. Dieses Element wird von dem inneren Kernelement 14 gedämpft und durch das äußere Ummantelungselement 16 an Ort und Stelle fixiert, welches ebenfalls eine Expansion und Kontraktion des Lastaufnahmeelements 17 erlaubt. Das Lastaufnahmeelement 17 hat eine äußere Oberfläche 18. Auf der äußeren Oberfläche des äußeren Ummantelungselements 16 aus komprimierten Faserscheiben ist eine äußerste formbare Ummantelungsschicht 19, die hier auch als eine "Granulatrückhaltebeschichtung" (shot containment coating) bezeichnet wird. Diese äußerste Ummantelungsschicht 19 kann dazu dienen das Granulat in dem äußeren Ummantelungselement 16, falls ein derartiges vorliegt, zurückzuhalten. Es versteht sich, daß diese Lastaufnahmeelemente 17 ihre äußere Oberfläche 18 über die formbare Ummantelungsschicht 19 erhoben haben, wie z.B. in einer Anwendung, worin die Rolle 10 verwendet wird zum Befördern von Bandstahl zu einem Kettenlinienofen zum Vergüten.

Als nächstes, unter Bezugnahme auf Figur 3, hat eine Rolle 10 einen Schaft 11, der hohl ist, wobei er einen Durchgang 12 für eine Kühlflüssigkeit bereitstellt. Am Ende der Rolle 10 ist eine Endplatte 15, die durch Schweißen an den Schaft 11 befestigt ist. Zur Isolierung hat diese Rolle 10 eine innere Rollenummantelung aus komprimierter Faser 31, die aus komprimierten Faserscheiben (nicht gezeigt) hergestellt ist, wobei die innere Ummantelung 31 in direkten Kontakt mit dem Metallschaft 11 gepreßt wird. Obwohl diese innere Rollenummantelung 31 hier als die Rollenummantelung 31 aus komprimierter Faser bezeichnet wird, versteht es sich, daß für einige Ummantelungen die innere Rolle auf eine andere Art und Weise als die hier diskutierte Komprimierung erhalten werden kann, z.B. durch Vakuumformen. Am oberen Ende dieser inneren Rollenummantelung 31 aus komprimierter Faser ist eine äußere Rollenummantelung 32 aus komprimierter Faser. Diese spezielle Rollenkonstruktion der Figuren 2 und 3, die hier als "Doppeltyprolle" bezeichnet werden kann, enthält z.B. die innere Rollenummantelung 31 und die äußere Rollenummantelung 32 von Figur 3. Ummantelungen dieser Struktur werden hier nachstehend nochmal diskutiert. Enthalten in der äußeren Rollenummantelung 32 aus komprimierter Faser ist ein Lastaufnahmeelement 17. Dieses Lastaufnahmeelement 17 hat eine äußere Oberfläche 18, die bündig mit der äußeren Oberfläche der äußeren Rollenummantelung 32 aus komprimierter Faser gezeigt ist. Dieses Lastaufnahmeelement 17 lagert in einer radialen Richtung nach Innen auf der inneren Rollenummantelung 31 auf. Zusätzlich versteht es sich, daß eine derartige Rolle des Doppelrollentyps anfänglich nur eine komprimierte Faser für die äußere Rollenummantelung 32 haben kann. Dann kann eine Rille in diese äußere Rollenummantelung 32 eingearbeitet werden und formbares Material wird dann in der Rille geformt oder angeordnet, um als das Lastaufnahmeelement 17 zu dienen.

Nun bezugnehmend auf Figur 4, hat eine Rolle 10 einen Metallschaft 11, der einen Durchgang 12 für eine Kühlflüssigkeit enthält, welche nicht gezeigt ist. Am Ende des Schaftes 11 ist eine Endplatte 15, die durch Schweißen an dem Schaft 11 befestigt ist. Direkt befestigt an der äußeren Oberfläche des Schaftes 11 ist eine Rollenummantelung 36 aus komprimierter Faser, die aus komprimierten Faserscheiben (nicht gezeigt) hergestellt ist. über dieser Rollenummantelung 36 aus komprimierter Faser ist eine äußere Hartbeschichtungsschicht 37. Hartbeschichtungen, die geeignet für die Herstellung einer derartigen Hartbeschichtungsschicht 37 sein werden, werden ausführlicher hier nachstehend diskutiert. Um den Metallschaft 11 liegen ebenfalls Abstandhalter 38 vor. Wie in der Figur gezeigt, erstrecken sich die Abstandhalter 38 durch die Rollenummantelung 36 aus komprimierter Faser als auch die Hartbeschichtungsschicht 37. Dieser Abstandhalter 38 kann dazu dienen der Ummantelung für die Rolle 10 Flexibilität zu verleihen. Obwohl die Abstandhalter 38 die allgemeine Form eines Lastaufnahmeelements 17 annehmen können, sind sie jedoch keine Lastaufnahmeelemente. Die Abstandhalter 38 können bündig mit, zurückgesetzt von in, oder hinausragend über die äußere Oberfläche der komprimierten Faser sein. Geeignete Materialien für derartige Abstandhalter umfassen Keramikfaserplatten und Fasern in akkumulierter Form, insbesondere diejenigen, die durch das Solgelverfahren hergestellt worden sind, als auch Metalle in Folienform, wie z.B. Folienscheiben, wobei jedes Trennstück ein komprimiertes Produkt aus mehreren, einzelnen Metallfolienscheiben ist.

Wie in Figur 4 dargestellt, stützt sich nur die Rollenummantelung 36 aus komprimierter Faser an der Endplatte 15 ab. Dies hält nicht nur einen Druck für die Faserrollenummantelung 36 aufrecht, sondern hält auch den Abstandhalter 38 an Ort und Stelle. In der dargestellten Anordnung ist die Hartbeschichtungsschicht 37 daher nicht unter axialem Druck. Wie in Figur 2 dargestellt, kann bei einer Doppeltyprolle auch der Ansatz 41, der sich nur an dem inneren Kern 14 abstützt, in fixierter Position sein. Dann wird die äußere Ummantelung 16 gegen den Schubring 43 und unter einstellbarem Druck der Gewindemutter 44 gepreßt. Auf diese Art können die innere Rollenummantelung 14 und die äußere Rollenummantelung 16 unter verschiedenem Druck gehalten werden. Es versteht sich, daß an dem gegenüberliegenden Ende der Rolle die Endplatte sowohl für das innere Kernelement 14 als auch das äußere Ummantelungselement 16 das gleiche sein kann und wie die aufgeschweißte Platte 15 von Figur 3 fixiert sein kann. Die Mutter 44 von Figur 2 kann dann ein einstellbares Zusammendrücken des äußeren Ummantelungselements 16 erlauben, wobei der Druck während der Verwendung der Rolle 10 eingestellt werden kann.

Nun bezugnehmend auf Figur 5 wird eine repräsentative Faserscheibe 21, wie etwa eine genadelte (needled) Scheibe aus einer Siliciumoxid enthaltenden Keramikf aser, mit einer wesentlichen zusätzlichen Anzahl der gleichen Scheiben 21 akkumuliert. Mit der Verwendung des Ausdrucks "Scheibe" ist hier ein Gegenstand gemeint, der zumeist einen kreisförmigen äußeren Durchmesser aufweist, obwohl es selbstverständlich ist, daß die Scheibe eine davon abweichende Form haben kann. Zum Beispiel kann die Scheibe oval sein oder sie kann entfernt von der runden Form sein, um eine Nockenwirkung zu ergeben, oder möglicherweise Kanten oder Rippen enthalten kann, um eine Ratschenwirkung bereitzustellen. In dieser Hinsicht ist in Betracht gezogen, daß der äußere Parameter am häufigsten eine im wesentlichen kreisformige Konfiguration beschreibt. Die Scheibe 21 hat ein Scheibenloch 22, das zumindest im wesentlichen zentral angeordnet ist. Typischerweise wird die Scheibe 21 ein Loch 22 aufweisen, in diesem Fall kreisförmig, das eine Lochabmessung hat, in diesem Fall einen Durchmesser, der sich im Bereich von etwa 1,27 cm (0,5 Zoll) bis etwa 20,32 cm (8 Zoll) erstreckt. Jedoch kann eine andere Lochform, wie etwa hexagonal, zweckmäßig sein, wobei die Lochabmessung über das Zentrum der Scheibe, von flach zu flach, sein wird.

Wie hier vorstehend diskutiert, werden diese Scheiben, die in Abschnitte vorgepreßt sind, typischerweise eine axiale Dicke von mindestens etwa 0,635 cm (1/4 Zoll), üblicherweise bis etwa 2,54 oder 5,08 cm (1 oder 2 Zoll) haben, obwohl Scheiben mit einer axialen Dicke von 20,32 cm (8 Zoll) in Betracht gezogen werden. Es versteht sich, daß im speziellen diese Scheiben 21 mit größerer axialer Dicke, derartige vorgepreßt sein können, selbst bevor sie in Abschnitte 23 gepreßt werden. Üblicherweise wird, außen gemessen, eine Fasergröße vom Zentrum der Scheiben 21 von mindestens 2,54 cm (1 Zoll) vorliegen und sie kann bis zu etwa 10,16 bis 15,24 cm (4 bis 6 Zoll), oder mehr, sein, 30,48 cm (12 Zoll), welche sich vom äußeren Rand des Scheibenlochs 22 zum ußersten Umfang der Scheibe 21 erstreckt. Ein derartiger äußerster Umfang wird sich, gemessen durch die Länge einer Linie durch das Zentrum der Scheibe 21, von etwa 5,08 cm (2 Zoll) bis etwa 91,44 cm (3 Fuß) erstrecken, welcher aufgrund der bevorzugten kreisförmigen Form der Scheibe 21 im allgemeinen hier als ein Durchmesser von etwa 5,08 cm (2 Zoll) bis etwa 91,44 cm (3 Fuß) bezeichnet wird.

Ein Bündel dieser Faserscheiben 21, welche im allgemeinen eine geringere Manteldicke (blanket thickness) haben, wird dann komprimiert bzw. zusammengepreßt, um einen Faserabschnitt 23 bereitzustellen. Ein derartiger Faserabschnitt 23 kann aus den Faserscheiben 21 durch Komprimieren der Scheiben 21 hergestellt werden. Dieses Komprimieren kann durch ein beliebiges Mittel, welches im allgemeinen zum Faserkomprimieren geeignet ist, vorgenommen werden, z.B. durch die Verwendung von Luft- oder hydraulischem Druck. Obwohl ein Vorkomprimieren der Faserabschnitte nahezu immer auf dem Schaft durchgeführt wird, versteht es sich, daß manchmal komprimierte Faserabschnitte auf eine andere Art geformt werden und dann auf dem Schaft angeordnet werden. Der Faserabschnitt 23 wird üblicherweise in einer Menge von etwa 50 Prozent bis etwa 80 Prozent komprimiert, um eine Faserdichte im Bereich von etwa 0,256 bis etwa 0,80 gcm&supmin;³ (16 bis etwa 50 Pound pro Kubikfuß) bereitzustellen. Die resultierenden Faserabschnitte 23 sind dann zumindest im wesentlichen in ihrer Form den Faserscheiben 21 ähnlich, z.B. haben sie eine Abmessung des Abschnittlochs 24 als auch Gesamtabschnittsdurchmesserabmessungen wie die Scheibe 21. Wie hier vorstehend erwähnt, werden diese vorkomprimierten Abschnitte 23 eine axiale Dicke aufweisen, die typischerweise im Bereich von etwa 2,54 cm (1 Zoll) bis etwa 10,16 cm (4 Zoll) liegt, obwohl sie viel dicker sein können, z.B. bis zu nahezu 60,96 cm (2 Fuß). Die Verwendung von Klebemitteln oder anderen Mitteln zum Herstellen dieser Abschnitte 23 wird häufig umgangen. Wenn derartiges umgangen wird, kann die resultierende Rollenummantelung bei der Verwendung vollständig Additivfrei sein.

Die Elemente 23 werden dann auf einen Metallschaft 25 durch einfaches Schieben des Abschnitts 23 über den Schaft 25 angeordnet, so daß der Schaft durch die Öffnung 24 dringt. Der Schaft 25 ist an seinem weit entfernten Ende mit einer Endplatte 26 ausgestattet. Typischerweise wird der Metalischaft 25 eine hohle, zumindest im wesentlichen zentral angeordnete Öffnung 27 aufweisen, die für den Durchgang von Kühlfluid, nicht gezeigt, verwendet werden kann. Wenn eine wesentliche Anzahl von Abschnitten 23, z.B. in der Größenordnung von einem Dutzend oder mehr, in einer losen Packung auf dem Schaft 25 angeordnet worden ist, wird eine bewegliche Endplatte, nicht gezeigt, gegen den letzten Abschnitt 23 bewegt, auf eine Art und Weise, daß sie der Endplatte 26 gegenüberliegt&sub4; Druck kann dann auf die Faserabschnitte 23 durch die Endplatten auf jede Geeignete Art und Weise zum Komprimieren der Faserteile, ausgeübt werden. Zum Beispiel können Gewindestangen die Endplatten verbinden und ein Preßluftschrauber kann verwendet werden, um die Bolzen an dem Ende der Stäbe anzuziehen, um die Endplatten stufenweise näher und näher zueinander zu bringen. Die hydraulischen Zylinder können verwendet werden, um gegen die Endplatten zu drücken, wobei die Erfordernis von Gewindestangen vermieden wird. Nach der Kompression der Abschnitte 23 durch ein derartiges Verfahren, kann ein nicht gezeigter Klemmring verwendet werden, um die bewegliche Endplatte zu ersetzen und das Verfahren des Schiebens einer Anordnung von Faserabschnitten 23 auf den Schaft 25 mit der nachfolgenden Wiederanbringung der beweglichen Endplatte und dann des Ausübens von Druck, kann wiederholt werden. Es versteht sich, daß bei den Scheiben 21 und im speziellen bei den Scheiben 21, die aus der dickeren Decke (blanket) hergestellt sind z.B. einer Decke in der Größenordnung von etwa 10,16 cm (4 Zoll) bis 15,24 cm (6 Zoll) Dicke, derartige Scheiben 21 direkt auf dem Schaft 25 angeordnet werden können. Es wird Druck auf diese Scheiben angewendet ohne die Erfordernis einer Vorkomprimierung in Abschnitte. Wenn eine Rolle 28 der erwünschten Länge angeordnet wurde, kann die bewegliche Endplatte durch eine permanente Endplatte ersetzt werden. Es wird in Betracht gezogen, daß ein beliebiges hartes, hochtemperaturfestes Material als der zentrale Schaft 25 dienen kann, z.B. ein Keramik- oder Metallschaft, wie etwa ein Eisenschaft. Das Material sollte ebenfalls nicht porös und flüssigkeitseinschließend sein, falls ein hohler Schaft zusammen mit einem Kühlmittel verwendet wird. Jedoch wird meist aus wirtschaftlichen Gründen der Schaft ein Metallschaft sein und hinsichtlich des besten wirtschaftlichen Nutzens ein Stahlschaft. Wenn eine innere Kühlung verwendet wird, kann dies mittels eines zirkulierenden Fluids durchgeführt werden, welches aus wirtschaftlichen Gründen vorzugsweise Wasser oder Luft ist. Es ist bekannt, daß diese Schafte bei der Verwendung sich deformieren können, insbesondere unter Stauchungsbedingungen. Die äußeren Ummantelungen mit ihrem isolierenden Charakter verbessern somit wünschenswert die Lebensdauer der Rolle. Obwohl alle Schafte hier als kreisförmig im Querschnitt gezeigt wurden, versteht es sich, daß andere Formen, z.B. quadratisch oder hexagonal ebenfalls geeignet sein können.

Wenn die Lastaufnahmeelemente 17 verwendet werden, wobei die Elemente 17 auch als "Reifen" bezeichnet werden, können diese aus einem beliebigen hochtemperaturstabilen Material, als auch aus einem schrumpf echten Material und einem Hartmaterial hergestellt sein, wie etwa einer Keramik oder Metall. Es ist wichtig, daß ein derartiges Lastaufnahmeelement 17 fähig ist die glatte äußere Oberfläche 18 aufzunehmen und zu halten. Viele Materialien können als diese Lastaufnahmeelemente 17 in der Industrie verwendet werden oder sind verwendet worden. Jedoch ist es meist üblich diese Lastaufnahmeelemente 17 aus Keramikmaterial, wie etwa Siliciumoxid, herzustellen Quarzglas ist schrumpf echt und hat praktisch keinen Expansionskoeffizienten unter den typischen Betriebsbedingungen der Rolle. Diese Charakteristika machen Quarzglas besonders attraktiv für diese Anwendung. Andere Materialien, die verwendet werden können, umfassen Stahl, Mullit, Faserplatten, Cordierit oder andere formbare Materialien, zusätzlich zu den gerade diskutieren Quarzglas, Hartbeschichtung und Bindemittel.

Es sollte bemerkt werden, daß zusätzlich zur Verwendung von Quarglas o.dgl. z.B. Aluminiumoxid oder Zirkoniumoxid oder eine Kombination, welche derartige Materialien umfaßt, als Lastaufnahmeelement 17 für Materialien repräsentativ sind, die ebenfalls als eine Hülse verwendet werden können. Mit der Verwendung des Wortes "Hülse" ist ein Material gemeint, das über einen Teil oder die gesamte äußere Oberfläche der Ummantelung aus komprimierter Faser schiebbar kann. Das US- Patent 3,751,195 offenbart eine Hülse aus Quarzglasteilchen, die mit kolbidalem Siliciumoxid oder Zement verbunden sind. Es versteht sich, daß das Quarzglashülsenmaterial dieses Patentes direkt auf eine darunter liegende Schicht aus komprimierter Faser geformt werden kann und darauf gehärtet werden kann. Unabhängig davon, ob das Quarglas o.dgl. als eine Hülse oder als ein Reifen verwendet wird, oder ob es direkt auf eine darunter liegende Faser geformt wird, dient es dazu die Gebrauchslebenszeit der Rolle zu verlängern, da die Hülse das Gewicht von Gegenständen trägt, die über die Rolle transportiert werden sollen. Eine derartiges Hülsen-, oder ein derartiges Reifenmaterial (Lastaufnahmeelement) oder direkt formbares Material, kann aus einer Zusammensetzung hergestellt werden, die hier im allgemeinen als "formbares Material" bezeichnet wird.

Der Ausdruck "formbares Material", wie er hier verwendet wird, bedeutet jedes Material, das ausgehärtet werden kann, um eine tragende Hülse oder einen Reifen zu bilden oder ein derartiges Material, das direkt auf einer darunter liegenden komprimierten Faserschicht gehärtet werden kann. Das Material kann direkt auf der Rollenummantelung aus komprimierter Keramikfaser geformt werden, wie etwa um ein Arbeitsprofil der äußeren Ummantelung bereitzustellen. Somit kann im speziellen für derartige Materialien eine radiale Kompression zusammen mit einer derartigen Rolle verwendet werden oder zumindest kann ein Zwang in einer radialen Richtung verwendet werden, wenn das Material über die Keramikfaser geformt wird. Jedoch wird es sich zeigen, daß im allgemeinen die keramische Faser einer axialen Kompression unterzogen wird, obwohl es in Betracht gezogen ist, daß eine Kombination von axialer Kompression mit radialer Kompression oder einem derartigen Zwang, verwendet werden kann. Zusätzlich zu dem, daß keramische Materialien umfaßt sind, wie etwa Quarzglas, können derartige formbare Materialien typischerweise aus Formulierungen hergestellt sein, die Silikate enthalten, z.B. Natriumsilikat oder Zirkoniumsilikat, in Kombination mit Oxiden, wie etwa Aluminiumoxid oder Magnesiumoxid als auch typischerweise aus Zementen oder aus Zement oder Ton hergestellt sein können, welche in einem Gemisch mit zusätzlichen Bestandteilen sein können, wie etwa Keramikfasern oder Talk. Wenn das Material im speziellen ein Versteifungsmittel plus eine Keramikfaser umfaßt, üblicherweise eine zerhackte Faser oder eine gemahlene Faser, oder beides, wobei das Material typischerweise auf einer darunterliegenden komprimierten Faser geformt wird, wird diese Art von formbarem Material hier aus Gründen der Vereinfachung meist als eine "Hartbeschichtung" bezeichnet. Eine derartige Hartbeschichtung liefert eine besonders wünschenswerte Granulatrückhaltebeschichtung 19, wie in Figur 2 dargestellt.

Zum Beispiel offenbart das US-Patent 4,174,331 eine Hartschichtzusammensetzung, umfassend eine Keramikfaser, Siliciumoxid und ein Klebemittel, wie ein Acrylpolymer oder Cellulosematerial. In der Formulierung kann eine bevorzugte Hartbeschichtung eine gemahlene Keramikfaser, üblicherweise als Hauptgewichtsmenge bei den Hartbeschichtungsfasern, und eine zerhackte Keramikfaser in einer kleineren Gewichtsmenge enthalten. Einige zusätzliche Fasern, z.B. Kohlefaser, können ebenfalls vorliegen. Eine derartige bevorzugte Hartbeschichtung kann von 70 bis etwa 95 Gewichtsprozent und häufiger von 75 bis 85 Gewichtsprozent gemahlene Faser, 5 bis 25 Gewichtsprozent und häufiger 13 bis 23 Gewichtsprozent zerhackte Faser und als Rest bis zu etwa 5 Gewichtsprozent Kohlefaser enthalten. Üblicherweise werden in der Größenordnung von etwa 2 Gewichtsprozent oder weniger Kohlefaser in dieser bevorzugten Zusammensetzung vorliegen. Da die Kohlefaser wenn die Formulierung getrocknet wird ausbrennen kann, kann die zurückbehaltene Hartbeschichtungszusammensetzung dann die anderen Fasern in einer leicht differierenden Menge enthalten, z.B. mehr in der Größenordnung von etwa 75 Gewichtsprozent als Minimum für die gemahlene Faser. In dieser Zusammensetzung ist es wünschenswert, daß die gemahlene Faser durch ein Verfahren hergestellt wird, welches einen geschmolzenen Strom zerfasert und dann die zerhackte Faser durch das Solgelverfahren hergestellt wird. Für eine derartige bevorzugte Hartbeschichtung wird das verwendete Versteifungsmittel ein kolbidales Versteifungsmittel sein. Beim Formulieren der Hartbeschichtung wird dieses kolloidale Versteifungsmittel vorteilhafterweise von etwa 20 bis etwa 60 Gewichtsprozent der Hartbeschichtungszusammensetzungsformulierung auf Basis eines Versteifungsmittels mit 40 Gewichtsprozent Feststoffgehalt beitragen. Somit kann erwartet werden, daß ein derartiges Versteifungsmittel von etwa 8 bis etwa 24 Gewichtsprozent der Feststoffe in der trockenen Hartbeschichtung bereitstellt. Vorzugsweise wird das kolloidale Versteifungsmittel in einer Menge von etwa 30 bis etwa 50 Gewichtsprozent einer derartigen feuchten Formulierung vorliegen.

Eine formbare Zusammensetzung von besonderem Interesse umfaßt ein Versteifungsmittel plus eine zerhackte Keramikf aser zusammen mit Bindemittel. Im spezielleren wird das verwendete Versteifungsmittel ein kolbidales Versteifungsmittel sein. Typischerweise wird das Versteifungsmittel von etwa 20 Gewichtsprozent bis etwa 60 Gewichtsprozent der gesamten feuchten Formulierung bereitstellen, d.h. etwa 8 bis 24 Gewichtsprozent des fertigen Produkts auf Feststoffbasis, für ein kolloidales Versteifungsmittel mit 40 Gewichtsprozent Feststoffen. Häufiger wird das Versteifungsmittel von etwa 30 bis etwa 50 Gewichtsprozent der Formulierung bereitstellen. Ein anderer wesentlicher Bestandteil wird eine zerhackte keramische Faser sein. Üblicherweise wird diese Faser durch das Solgelverfahren hergestellt werden. Diese Faser kann in dem fertigen festen Produkt in einer Menge von etwa 20 bis etwa 40 Gewichtsprozent der Gesamtformulierung vorliegen. Dann kann ein Bindemittel, wie etwa Calciumaluminat, in einer Menge von etwa 35 bis etwa 60 Gewichtsprozent der Formulierung vorliegen. Häufig wird eine Kombination von Bindemittelbestandteilen verwendet werden, z. B. Calciumaluminat mit Talk. In solchen Fällen wird der zweite Bindemittelbestandteil, d.h. der Talk, typischerweise etwa 5 Gewichtsprozent der Gesamtformulierung liefern.

Nachdem eine derartige Rolle 28 frisch angeordnet wurde, kann die äußere Oberfläche der Rolle rauh sein. Sie kann dann bearbeitet werden, um eine gehärtete als auch glatte äußere Faserrollenoberfläche bereitzustellen. Zum Beispiel kann die äußere Oberfläche der keramischen Faser geglättet werden durch Feinwalzen der Faser, üblicherweise nach der Formgebung oder nach der Formgebung plus Zerkleinerung. Dies kann erreicht werden durch heftiges Drücken eines hochpolierten rotierbaren Metallelements gegen die Faseroberfläche und dann hin und her Bewegen dieses Polierwerkzeuges auf der Faserrolle wenn die Faserrolle rotiert wird. Das Glätten kann nicht nur für eine besonders wünschenswerte glatte und gleichmäßige Oberfläche sorgen, sondern kann auch dazu dienen, die Faserummantelung an ihrer äußeren Oberfläche zu verbessern und zu härten. Dieses Bearbeiten der äußeren Oberfläche kann ebenfalls dazu verwendet werden, um Vertiefungen in der Faserummantelung bereitzustellen, z.B. um eine texturierte äußere Erscheinungsform vorzusehen, die dazu dienen kann ein besseres Greifen der Ummantelung mit dem über die Rollenummantelung sich bewegenden Produkt bereitzustellen. Nach dem Abschluß aller Bearbeitungen der äußeren Oberfläche, einschließlich der maschinellen Bearbeitung oder dem Zerkleinern, kann die Faserummantelung dann weiter konditioniert werden, z.B. hitzebehandelt werden, wie etwa durch Laserbehandeln, bei einer erhöhten Temperatur wie etwa im Bereich von etwa 538 ºC (1000ºF) bis etwa 1093ºC (2000ºF) für eine keramische Faser.

Eine derartige Hitzebehandlung kann vor oder nach der Bearbeitung, wie z.B. Polieren, durchgeführt werden. Aus wirtschaftlichen Gründen ist vorteilhafterweise keine derartige weitere Konditionierung im allgemeinen erforderlich.

Die Faserummantelung wird, ohne Verwendung eines Versteifungsmittels oder Bindemittels und ohne eine äußere Hülse oder Schicht aus formbarem Material eine dichte, schlagfeste und thermisch stabile Oberfläche bereitstellen. Darüber hinaus kann die nun erreichte superkomprimierte Ummantelung bei der Verwendung eine minimale Schrumpfung zeigen, z.B. in der Größenordnung von nur 2 bis 4 Prozent oder weniger. Diese minimale Schrumpfung wird wünschenswerterweise die Trennung der einzelnen komprimierten Faserscheiben während der Rollenverwendung verzögern und kann diese sogar eliminieren.

Die komprimierte Faserummantelung wird typischerweise ohne Verwendung von einem Versteifungsmittel oder Bindemittel keine Härte beim Testen mit einem Schmidt-Hammer, welcher hier auch als ein "H-Meter" bezeichnet wird, zeigen. Somit wird es für einige Anwendungen wünschenswert sein, ein Versteifungsmittel oder Bindemittel in der komprimierten Faserummantelung zu verwenden, um eine gehärtetere Oberfläche zu erhalten. Zum Beispiel kann eine Keramikfaser aus kommerziellem Siliciumoxid und Aluminiumoxid mit verschlungenen Fasern varuerender Länge und welche auf etwa 60 Prozent Komprimierung komprimiert sind, eine verbesserte Oberflächenhärte durch die Versteifungsmittelanwendung haben. Bei einer einzelnen Anwendung von einem Versteifungsmittel auf eine derartige Faser, oder "Einzeleintauchen" ("single dip"), wird die Rollenoberfläche aus komprimierter Faser nach dem Trocknen üblicherweise eine Oberflächenhärte im Bereich von etwa 10 bis etwa 20, gemessen mit dem Schmidt-Hammer, unter Verwendung der R-Skala, in einem Bereich von 1,05 x 10&sup6; bis 7,03 x 106 Nm&supmin;² (1500 bis 10.000 Pound pro Quadratzoll) haben.

Wenn nach dem Trocknen die resultierende versteifte Faser einer zweiten Versteifungsmittelanwendung unterzogen wird, auch als "Doppeleintauchen" ("double dipping") bezeichnet, wird die gehärtete Oberfläche nach dem Trocknen typischerweise eine Oberflächenhärte im Bereich von etwa 20 bis etwa 40, gemessen mit dem Schmidt-Hammer, haben. Ein zusätzliches Eintauchen (Dipping) ist ebenfalls in Betracht gezogen, wobei zwischen jedem Eintaucharbeitsgang (dipping operation) getrocknet wird. Somit trägt die Rollenummantelung aus komprimierter Faser selbst gut zu der Einstellung der Oberflächenhärte durch Versteifungsmittelanwendung bei und trägt selbst dazu bei die Oberflächenhärte für die spezielle industrielle Anwendung der Keramikfaserrolle maßzuschneidern.

Wie hier vorstehend angegeben, im speziellen in Verbindung mit Figur 3, kann die Rollenummantelung einen inneren, flexibleren Kern haben, der den Rollenschaft umgibt, mit einer äußeren, steiferen Außenummantelung. Dies kann erreicht werden mit einem inneren Kern aus komprimierter Faser Es versteht sich, daß dieser innere Faserkern ein eingewickelter Faserkern sein kann, erreicht durch xxxDeckeneinwicklungsstreifen (wrapping strips of blanket) um den Schaft. Dieser Kern kann komprimiert werden, wie etwa durch Radialkompression bei einem eingewickelten Faserkern oder Axialkompression bei einem Faserkern aus Scheiben. Die Kompression für den Kern kann eine verringerte Kompression sein, z.B. komprimieren auf unter etwa 60 Prozent. Ein derartiger innerer Kern kann gegebenenfalls ein oder mehrere Schmiermittel, Bindemittel oder Versteifungsmittel enthalten. Auf diesem flexibleren Kern kann eine Hülse hergestellt oder angeordnet werden, wie hier vorstehend diskutiert. Eine solche kann ebenfalls eine höher komprimierte Faser sein, z.B. komprimiert über etwa 60 Prozent, oder eine höher komprimierte Faser, die ein Versteifungsmittel oder Bindemittel oder beides enthält. Im speziellen dort wo das äußere Ummantelungselement eine hochkomprimierte Faser ist, versteht es sich, daß ein derartiges über eine Vielzahl von Kemmaterialien verwendet werden kann, z.B. einschließlich Faserplattenmaterialien. Beim Betrieb kann das äußere Ummantelungselement sogar als eine Neuprofilierung auf einer herkömmlichen Rolle dienen, einschließlich verwendeter Rollen. Eine derartige Herstellung wird dann die wünschenswerte Wärmeisolierungscharakteristik für die inneren als auch die äußeren Elemente kombinieren, welche mit der Flexibilität, die durch den inneren Kern bereitgestellt wird, kombiniert werden kann, gekoppelt mit einer wünschenswerten Verschleißoberfläche für das äußere Element.

Die folgenden Beispiele zeigen Arten, auf welche die Erfindung durchgeführt wurde. Jedoch sollten diese Beispiele nicht als begrenzend für die Erfindung ausgelegt werden.

BEISPIEL 1

Eine kommerzielle Keramikfaser, hergestellt durch das Blasschmelzzerfasern eines geschmolzenen Stromes aus einer Schmelze, die aus 56 Prozent Aluminiumoxid und einem Rest, im wesentlichen Siliciumoxid, zusammengesetzt ist, wird in eine Deckenform durch Nadeln zusammengefügt. Die Decke enthält Fasern mit variierenden Längen, einschließlich kurzer Fasern mit Längen in der Größenordnung von 5,08 bis 10,16 cm (2 bis 4 Zoll), zusammen mit langen Fasern mit Längen von bis zu 25,4 cm (10 Zoll).

Die Faser ist eine 8-Pfund-Decke mit einer Dicke von 2,54 cm (ein Zoll). Diese Decke wird verwendet, um Scheiben durch Stanzen von Scheiben aus der Decke herzustellen. Diese Scheiben haben einen Durchmesser von 15,24 cm (6 Zoll) und einen Innendurchmesser von 7,78 cm (3/16 Zoll) gegenüber den Flachseiten eines hexagonalen Schaftes. Hiernach werden 278 dieser Scheiben auf dem Schaft akkumuliert, unter Verwendung von 1/4 der Scheiben für jeden Scheibenabschnitt. Der hexagonale Stahlschaft hat einen äußeren Durchmesser von 7,62 cm (drei Zoll) über die Flachseiten und war hohl für eine Luftkühlung. Der anfängliche 1/4-Abschnitt der Scheiben wird gegen eine fixierte Endplatte für die Rolle gepreßt, wie in Figur 5 dargestellt, mit einem Druck von etwa 65 Prozent. Dieser Abschnitt wird dann auf dem Schaft fixiert und der zweite 1/4-Scheibenabschnitt wird mit etwa 65 Prozent auf dem Schaft komprimiert und fixiert. Nachdem alle vier Abschnitte ähnlich komprimiert wurden, hatte die resultierende Rolle eine komprimierte axiale Ummantelungslänge entlang der Rolle von 2,36 m (92 7/8 Zoll).

Die resultierende trockene Ummantelung wurde dann in ein Siliciumoxidsol mit 40 % Feststoffgehalt (Nalco 2327, Nalco Chemical Company) für 45 Minuten Eintauchzeit eingetaucht. Hiernach wurde die Rolle für etwa 8 Stunden bei 93ºC (200 ºF) getrocknet. Dasselbe Eintauch- und Trockenverf ahren wurde ein zweites Mal wiederholt, aber die Rolle wurde für 12 Stunden bei 149ºC (300ºF) getrocknet. Die Rolle wurde dann gedreht, d.h. für ein anfängliches Glätten der Rollenoberfläche maschinell bearbeitet, dann poliert, um diesen Arbeitsgang abzuschließen, was zu einer Rolle mit einem äußeren Rollendurchmesser von 13,18 cm (5 3/16 Zoll) führte.

Diese Rolle plus eine Schwesterrolle, die auf die gleiche Art hergestellt wurde, wurden dann als ein Grundpaar von Rollen in einer vertikalen Glasziehmaschine, die 18 Rollenpaare enthielt, installiert. Bei dieser Anwendung arbeiteten die Rollen für über 2 Monate unter kommerziellem Betrieb, frei von jeglichem nachteiligem Brechen oder Schrumpfen, wobei die Betriebsfähigkeit für diese Rollen in dieser Anwendung gezeigt wird.

BEISPIEL2

Die verwendete kommerzielle Keramikfaser war wie in Beispiel 1 beschrieben. Die 8 Pfund-Decke aus dieser Faser, mit einem Zoll Dicke, wurde verwendet, um durch Prägen Scheiben herzustellen. Diese Scheiben hatten einen äußeren Durchmesser von 15,24 cm (6 Zoll) und einen Innendurchmesser von 10,16 cm (4 Zoll). Hiernach wurden auf die in Beispiel 1 beschriebene Art insgesamt 180 dieser Scheiben auf einem Schaft akkumuliert, um eine resultierende Rolle mit einer komprimierten axialen Ummantelungslänge entlang der Rolle von 1,524 m (60 Zoll) bereitzustellen) Der Schaft war ein Stahlschaft, der eine runde Form hatte, mit einem äußeren Durchmesser von 10,16 cm (4 Zoll) und er war hohl für Luftoder Wasserkühlung. Die Bearbeitung bis zu diesem Punkt lieferte einen inneren Kern aus komprimierten Keramikfaserscheiben.

Der äußere Kern der Keramikf aser war ähnlich aus 8 Pfund- Decken-Scheiben mit einem Zoll Dicke hergestellt. Diese Scheiben für die äußere Ummantelung hatten einen Außendurchmesser von 25,4 cm (10 Zoll) und einen Innendurchmesser von 15,24 cm (6 Zoll), um über den inneren Kern zu passen. Diese äußeren Ummantelungsscheiben wurden ähnlich komprimiert und über den inneren Kern, aber nach jedem viertel der Scheiben wurde ein Reifen zusammen mit den äußeren Scheiben geführt, wobei drei Reifen für die Rolle bereitgestellt wurden. Sowohl Mullit- als auch Cordieritreifen wurden verwendet. Diese Reifen hatten einen Außendurchmesser von 26,67 cm (10 1/2 Zoll) und einen Innendurchmesser von 15,24 cm (6 Zoll). Sie hatten auch eine Breite von 3,81 cm (1 1/2 Zoll). Wie in Figur 2 gezeigt, wird nach der Vervollständigung oder Kompression des äußeren Ringes ein Stahischubring gegen das Ende der komprimierten äußeren Fasern angeordnet und eine Gewindemutter wird dann gegen den Stahlschubring festgezogen, um den axialen Druck auf diesem äußeren Faserring aufrechtzuerhalten. Nach Vervollständigung dieser äußeren Ummantelung hatte die resultierende Rolle eine komprimierte axiale Ummantelungslänge von 1,524 m (60 Zoll), einschließlich der drei Reifen.

Hiernach wurde eine Hartbeschichtungsschicht auf der äußeren Ummantelung geformt. Während der Beschichtung wurden die äußeren Oberflächen der Reifen mit einem Klebeband geschützt. Die verwendete Hartbeschichtung war ein kommerzieller Haftzement, der Natriumsilikat und Aluminiumoxid enthielt und von Sauereisen Cements erhältlich ist. Die Zusammensetzung wurde auf der Ummantelung geformt, durch Gießen der Hartbeschichtung auf die Ummantelung und Glätten von Hand hand toweling). Die resultiernde Hartschichtummantelung wurde dann bei 149ºC (300ºF) für 12 Stunden getrocknet. Die resultierende Rolle durchlief dann unter Wasserkühlung 24 Stunden einen Testbetrieb. Im Test wurde die Rolle kontinuierlich in einem Ofen bei einer Temperatur von 871ºC (1600ºF) für 12 Stunden und dann bei 1204 ºC (2200ºF) für 12 Stunden rotiert. Nach einem derartigen Test wurde diese Doppelschichtrolle mit einer Hartbeschichtungsaußenschicht und Lastaufnahmereifen so beurteilt, daß sie eine hochbetriebsfähige Rolle ist.


Anspruch[de]

1. Rolle, im speziellen zur Verwendung beim Rollenfördern von Gegenständen, wobei die Gegenstände unter deutlich erhöhter Temperatur sind, oder wobei die Gegenstände durch eine Zone mit deutlich erhöhter Temperatur befördert werden, wobei die Rolle einen inneren Schaft mit mindestens einem dichten und hitzebeständigen, gegenüber erhöhter Temperatur beständigen, ringförmigen isolierenden Ummantelungselement aus hochkomprimierter Keramikfaser, welche Fasern mit verschiedenen Längen enthält, umfaßt, wobei damit zusammen einige Fasern mit Längen von mindestens etwa 5,08 cm (2 Zoll) vorliegen, wobei die Fasern in einer Größenordnung im Bereich von etwa 50 Prozent bis etwa 80 Prozent, auf Basis der Trockenfaser ohne Bindemittel, auf eine Faserdichte im Bereich von etwa 0,256 bis etwa 0,80 g/cm³ (etwa 16 bis etwa 50 Pound pro Kubikfuß) komprimiert sind.

2. Rolle nach Anspruch 1, worin die Faser eine Keramikfaser aus Siliciumdioxid mit einem oder mehreren aus Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Chromoxid oder Titanoxid ist.

3. Rolle nach Anspruch 1, worin die Fasern mit verschiedenen Längen kurze Fasern mit Längen im Bereich von 5,08 cm (2 Zoll) bis etwa 10,16 cm (4 Zoll) zusammen mit langen Fasern, die Fasern mit einer Länge im Bereich von etwa 20,32 cm (8 Zoll) bis zu etwa 25,4 cm (10 Zoll) umfassen, enthalten.

4. Rolle nach Anspruch 1, worin das ringförmige Ummantelungselement komprimierte Trockenfaser ist, die in einer Größenordnung von etwa 55 Prozent bis etwa 65 Prozent komprimiert ist und worin die Ummantelung, auf Basis der Trockenf aser ohne Bindemittel, eine Faserdichte im Bereich von etwa 0,288 bis etwa 0,40 g/cm³ (etwa 18 bis etwa 25 Pound pro Kubikfuß) hat)

5. Rolle nach Anspruch 1, worin das ringförmige Ummantelungselement komprimierte Feuchtfaser ist, die in einer Größenordnung von größer 60 Prozent bis etwa 80 Prozent komprimiert ist und auf Basis der Trockenfaser ohne Bindemittel, eine Dichte im Bereich von etwa 0,32 bis etwa 0,64 g/cm³ (etwa 20 bis etwa 40 Pound pro Kubikfuß) hat.

6. Rolle nach Anspruch 1, worin das ringförmige Ummantelungselement eine komprimierte Faser plus eines oder mehrere aus kolbidalem Siliciumoxid, kolloidalem Aluminiumoxid, kolbidalem Zirkoniumoxid oder Silan umfaßt.

7. Rolle nach Anspruch 1, worin das Ummantelungselement Faser und eines oder mehrere aus Zement, Stärke, Ton, Calciumaluminat, Latexmaterialien oder Cellulosesubstitute umfaßt.

8. Rolle nach Anspruch 1, worin das Ummantelungselement axial hoch komprimierte, im wesentlichen keramische Faser ist, wobei das ringförmige Ummantelungselement axial auf dem inneren Schaft komprimiert ist, wobei die komprimierte Ummantelung eine glatte und komprimierte äußere Lastaufnahmefaserrollenoberfläche für den Kontakt mit Gegenständen, die von der Rolle befördert werden, bereitstellt.

9. Rolle nach Anspruch 8, worin der innere Schaft ein Metallschft ist, der aus Eisen oder Stahl besteht, und worin der Schaft für eine innere Kühlung ausgelegt ist.

10. Rolle nach Anspruch 1, worin die Keramikfaser aus einer Hauptmenge von Siliciumoxid enthaltender Keramikfaser mit einer kleineren Menge, umfassend eines oder mehrere aus Fiberglas, Aluminiumfaser, faserförmige Borverbindungen oder Mineralwolle, besteht.

11. Rolle nach Anspruch 1, worin die Rolle mindestens ein ringformiges tragendes Element aus Keramik- oder Metall- oder Faserplattenmaterial umfaßt.

12. Rolle nach Anspruch 1, worin die Rolle eine Rille umfaßt, die in die Faser eingearbeitet ist und worin die Rille mindestens ein formbares Lastaufnahmeelement aufweist, das in die Rille geformt ist.

13. Rolle nach Anspruch 1, worin die Rolle mindestens ein ringförmiges, flexibles Abstandhalteelement umfaßt, das durch die Faser axial an Ort und Stelle gepreßt wird.

14. Rolle nach Anspruch 8, worin die stark komprimierte Faser mindestens im wesentlichen in ein lastaufnehmendes hitzebeständiges ringförmiges Umhüllungselement eingekleidet ist.

15. Rollenummantelung nach Anspruch 1, worin das ringförmige isolierende Ummantelungselement ein inneres, flexibleres Keramikfaserkernelement umfaßt, das ein äußeres steiferes und hoch komprimiertes äußeres Keramikfaserummantelungselement umfaßt.

16. Rollenummantelung, umfassend die hoch komprimierte Keramikfaser von Anspruch 1.

17. Verfahren zum Herstellen einer Rolle, die speziell für die Verwendung bei Rollenfördern von Gegenständen eingerichtet ist, wobei das Verfahren umfaßt:

(a) Akkumulieren von Keramikfasern;

(b) Herstellen von Faserscheiben aus der akkumulierten Faser, wobei die Scheiben im wesentlichen kreisförmig sind und ein zumindest im wesentlichen zentral angeordnetes Loch darin aufweisen;

(c) Anordnen der Faserscheiben auf einem Rollenschaft, wobei wenigstens der Rollenschaft das Loch dieser Scheiben besetzt; und

(d) Komprimieren der auf dem Schaft angeordneten Scheiben in einer Größenordnung von etwa 50 Prozent bis etwa 80 Prozent, um eine Faserdichte der komprimierten Scheiben auf dem Schaft, auf Basis der Trockenf aser ohne Bindemittel, im Bereich von

etwa 0,256 bis etwa 0,80 g/cm (etwa 16 bis etwa 50 Pound pro Kubikfuß) bereitzustellen.

18. Verfahren nach Anspruch 17, worin die Scheiben in einem Ausmaß im Bereich von etwa 60 Prozent bis etwa 75 Prozent komprimiert werden, um eine Faserdichte, auf Basis der Trockenfaser ohne Bindemittel, im Bereich von etwa 0,32 bis etwa 0,64 g/cm³ (etwa 20 bis etwa 40 Pound pro Kubikfuß) bereitzustellen.

19. Verfahren nach Anspruch 17, worin die komprimierten Scheiben durch eines oder mehr aus Schleifen, Polieren oder maschinelles Bearbeiten oberflächenbehandelt werden.

20. Verfahren nach Anspruch 17, worin die Scheiben durch mechanische Mittel aneinandergefügt werden, um einen Faserabschnitt mit im allgemeinen ringförmiger Abmessung zu ergeben, der ein zumindest im wesentlichen zentrales Abschnittsloch aufweist und worin die Abschnitte auf dem Rollenschaft angeordnet werden und darauf komprimiert werden.

21. Verfahren nach Anspruch 17, weiterhin umfassend Imprägnieren der komprimierten Scheiben auf dem Schaft mit einem Versteifungsmittel und Trocknen der resultierenden imprägnierten Scheiben.

22. Verfahren nach Anspruch 21, worin die Scheiben zuerst mit einem Versteifungsmittel imprägniert und dann komprimiert werden.

23. Verfahren nach Anspruch 21, worin die Scheiben zuerst komprimiert werden und dann mit einem Versteifungsmittel imprägniert werden, wobei die Scheiben nachfolgend komprimiert werden können.

24. Verfahren nach Anspruch 21, worin die Scheiben mit einem kolbidalen Versteifungsmittel imprägniert werden und die resultierenden Scheiben bei einer Temperatur unter etwa 500 ºC für eine Zeit von bis zu etwa 24 Stunden getrocknet werden.

25. Verfahren nach Anspruch 17, worin die auf dem Schaft angeordneten Faserscheiben erste Faserscheiben sind und worin das Verfahren weiterhin umfaßt:

(e) Herstellen von zweiten Faserscheiben aus akkumulierter Keramikfaser, wobei die zweiten Scheiben im wesentlichen ringförmig sind und ein zumindest im wesentlichen zentral angeordnetes Loch aufweisen, wobei sie darin dem äußeren Durchmesser der ersten inneren Faserscheiben entsprechen;

(f) Akkumulieren der zweiten Faserscheiben auf der Rolle als eine Ummantelung über dem ersten Faserscheibenrollenkernelement, wobei das erste Faserscheibenkernelement das Loch der zweiten Scheibenummantelung besetzt; und

(g) starkes Komprimieren der zweiten Faserscheiben, axial über dem Kernelement, um ein Rollenummantelungselement herzustellen.







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