Faserverbund Walzenbezug
Die Erfindung betrifft einen Walzenbezug aus einem Faserverbund Material sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Walzenbezüge aus Faserverbund Materialien werden in bahnverarbeitenden Maschinen in vielfältiger Weise eingesetzt. Die anspruchsvollsten Anforderungen werden hierbei im Hinblick auf Druckspannung und dynamische Beanspruchung bei Papiermaschinen an elastische Kalenderbezüge gestellt. Diese Bezüge sind in der Regel aus Faserverbund Material aufgebaut.
Aus dem Stand der Technik sind hierbei im Wesentlichen zwei Verfahren zur Aufbringung einer Faserverstärkung bekannt.
Aus der WO 94/09208 ist das sog. Laminierverfahren bekannt, bei dem Faser- und / oder Gewebebänder auf einen Walzenkörper aufgebracht und anschliessend mittels Harzen, bspw. Epoxydharzen, zu einem Faserverbund Werkstoff miteinander verbunden werden.
Um unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden, ist ein solcher Walzenbezug aus mehreren unterschiedlich laminierten Schichten aufgebaut.
Als weitere Auftragsmethode ist das sog. Filament Winding Verfahren bekannt, bei dem Faserbündel auf einen Walzenkörper gewickelt und anschliessend mittels Harzen zu einem Faserverbund Werkstoff miteinander verbunden werden.
Bei der erstgenannten Auftragsmethode besteht der Nachteil darin, dass der fertige Walzenbezug aus unterschiedlichen Schichten aufgebaut ist. Die Grenzfläche zwischen verschiedenen Schichten ist hierbei oftmals, aufgrund der sprungartigen Änderung der Materialeigenschaften, der Ausgangspunkt für
Delaminationserscheinungen im Walzenbezug.
Die zweite Auftragsmethode ist bspw. nicht für die Erzeugung von mit der Papierbahn in Kontakt zu bringende Nutzschichten in Glätteinrichtungen geeignet, da solche Walzenmäntel zu einer ungleichmässigen Glättung der Papierbahn führen, da die gewickelten Fasern im wesentlichen gleichgerichtet sind.
Eine zufrieden stellende Glättwirkung kann aber bei applizierten Fasern in Form von Wirrfasern erreicht werden. Somit ist es notwendig, dass die mit dem Filament Winding Verfahren hergestellten Walzenbezüge zusätzlich mit einer oder mehreren laminierten Schichten versehen werden, die die Funktion der Nutzschicht übernimmt.
Somit werden auch hier Walzenbezüge geschaffen, die aus mehreren unterschiedlichen Schichten aufgebaut sind.
Ausgehend von den aus dem Stand der Technik bekannten Walzenbezügen ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Walzenbezug und ein Verfahren zu dessen Herstellung vorzuschlagen, bei dem die o. g. Nachteile unterbunden sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch einen Walzenbezug mit den Merkmalen des Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 22 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die vorliegende Erfindung geht von der Idee aus, dass die Belastbarkeit von Walzenbezügen dadurch gesteigert werden kann, in dem ein stufenartiger Wechsel in den Materialeigenschaften, wie dies das Laminierverfahren zur Folge hat, unterbunden wird.
Demzufolge sieht die vorliegende Erfindung einen Faserverbund Walzenbezug aus einem Material mit einer Faserkomponente und mit einer Matrixkomponente vor, bei dem sich die Materialzusammensetzung aus Faserkomponente und Matrixkomponente quantitativ und qualitativ zumindest abschnittweise kontinuierlich ändert. Unter einer Matrixkomponente soll in diesem Zusammenhang das Material oder die Materialzusammensetzung verstanden werden, in die andere gelöste oder ungelöste Materialien eingebettet sind.
Im Falle des erfindungsgemässen Walzenbezugs ist somit die Faserkomponente in die Matrixkomponente eingebettet.
Durch die Erfindung wird somit zumindest abschnittweise ein Walzenbezug ohne Grenzschichten geschaffen, da sich die Materialzusammensetzung des Walzenbezugs abschnittweise kontinuierlich ändert.
Somit wird ein Walzenbezug geschaffen, der einen kontinuierlichen Verlauf von kennzeichnenden Eigenschaften wie bspw. E-Modul, Bruchzähigkeit, Abriebbeständigkeit oder Härte aufweist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Material des Walzenbezugs eine Füllstoffkomponente auf, wobei sich die Materialzusammensetzung aus Faserkomponente und / oder Matrixkomponente und / oder Füllstoffkomponente zumindest abschnittweise kontinuierlich ändert.
An einen Walzenbezug werden unterschiedlichste Anforderungen gestellt.
So ist es z.B. oftmals notwendig, dass ein Walzenbezug dimensionsstabil ist und gleichzeitig eine hohe Verschleissbeständigkeit aufweist. Die Dimensionsstabilität wird hierbei durch die in radialer Richtung innen liegenden Bereiche realisiert. Die Verschleissbeständigkeit wird hingegen durch die in radialer Richtung aussen liegenden Bereiche realisiert.
Des weiteren gibt es Anwendungen, bei denen es sinnvoll ist, wenn der Walzenbezug sich in axialer Richtung des Walzenkörpers ändernde Eigenschaften aufweist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht deshalb vor, dass sich die Materialzusammensetzung in axialer Richtung und / oder in radialer Richtung des Walzenbezugs zumindest abschnittweise kontinuierlich ändert. Es sind unterschiedliche Möglichkeiten denkbar, wie sich die Materialzusammensetzung des Walzenbezugsmaterials kontinuierlich ändern kann.
Zum einen ist es möglich, dass sich der Anteil an der Materialzusammensetzung zumindest einer der Komponenten ändert, nämlich der Faserkomponente und / oder der Matrixkomponente und / oder der Füllstoffkomponente,.
So ist es bspw. möglich, dass sich der Anteil der Faserkomponente in radialer Richtung nach aussen von 30% auf 5% reduziert, wohingegen sich der Anteil der Matrixkomponente bei gleich bleibendem Anteil der Füllstoffkomponente entsprechend vergrössert.
Des weiteren ist es denkbar, dass sich die Zusammensetzung einer oder mehrerer der Komponenten ändert.
So wird die Faserkomponente bevorzugter weise durch einen oder mehrere Fasertypen gebildet.
Hierbei soll bspw.
unter einer Änderung der Zusammensetzung der Faserkomponente verstanden werden, dass sich der Anteil und / oder der Durchmesser und / oder die Längenverteilung und / oder die Orientierung der Fasern zumindest eines Fasertyps ändern.
Durch die Änderung der verschiedenen Anteile der einzelnen Fasertypen an der Faserkomponente kann ortsabhängig gezielt ein gewünschtes Eigenschaftsprofil des Walzenbezugs eingestellt werden.
Auch durch die Änderung der Faserdurchmesser, der Längenverteilung und der Orientierung der Fasern kann die Stabilität ortsabhängig beeinflusst werden. So ist die Zugbelastbarkeit bspw. stark abhängig von der Orientierung der Fasern.
Des weiteren weist die Matrixkomponente bevorzugter weise einen oder mehrere Harztypen und einen oder mehrere Härtertypen auf.
Hierbei soll bspw. unter einer Änderung der Zusammensetzung der Matrixkomponente verstanden werden, dass sich das Mischungsverhältnis zumindest eines Harztypen und / oder zumindest einer Härterkomponenten in der Matrixkomponente ändert.
So ist bspw. denkbar dass sich das Mischungsverhältnis zumindest eines Harztypen unter Beibehaltung des Härtertypen in radialer Richtung des Walzenbezugs ändert, in dem der Anteil von Epoxydharz vom Inneren des Walzenbezugs in Richtung zur Aussenseite (Papierseite) des Walzenbezug von 100% auf 0% kontinuierlich abnimmt, wohingegen der Anteil von Polyurethanharz umgekehrt vom Inneren des Walzenbezugs in Richtung der Aussenseite des Walzenbezugs von 0% auf 100% zunimmt.
Somit wird ein Walzenbezug erzeugt, der eine papierseitige Verschleissschicht aus Polyurethanharz und eine Grundschicht aus Epoxydharz aufweist, wobei die beiden Schichten in radialer Richtung kontinuierlich ineinander übergehen.
Darüber hinaus wird die Füllstoffkomponente bevorzugter weise durch einen oder mehrere Füllstofftypen gebildet wird.
Hierbei soll bspw. unter einer Änderung der Zusammensetzung der Füllstoffkomponente verstanden werden, dass sich der Anteil und / oder die Korngrösse zumindest eines Füllstofftyps ändert.
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Als bevorzugte Fasertypen kommen anorganische Fasern aus Glas, Metall, keramische Fasern, Bor oder organische Fasern bspw. Carbon und / oder Aramid und / oder Polypropylen oder Polyester oder Hochleistungsthermoplaste wie bspw. PPS oder PEEK oder PTFE Fasern in Betracht.
So ist es bspw. aufgrund der obigen Ausführungen denkbar, sowohl, wenn die Faserkomponente nur aus einem Fasertyp besteht, den Anteil eines Fasertyps bspw. Glasfasern und damit den Anteil der Faserkomponente an der Materialzusammensetzung kontinuierlich in radialer Richtung zu ändern. Des weiteren ist auch möglich, bei gleich bleibendem Anteil der Faserkomponente in der Materialzusammensetzung aus Faserkomponente und Matrixkomponente den Anteil eines Fasertyps in der Faserkomponente zu erhöhen und den Anteil eines anderen Fasertyps in der Faserkomponente entsprechend zu reduzieren.
Um auf die Eigenschaften des Walzenbezugs des weiteren gezielt Einfluss nehmen zu können sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass zumindest ein Fasertyp durch Faserstücke mit definierter Längenverteilung gebildet wird,
die vor dem Einbetten in die Matrixkomponente nicht miteinander verbunden sind.
Unter Faserstücken soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass die Fasern nicht als Faserbündel (im Gegensatz zu Filament Winding Prozess) oder als Fasermatten (im Gegensatz zum Laminierprozess) ausgebildet sind. Vielmehr liegen Faserstücke mit definierter Längenverteilung vor dem Einbetten in die Matrixkomponente als einzelne, lose d.h. nicht miteinander verbundene Faserstücke vor.
Insbesondere für die papierseitige Oberfläche des Walzenbezugs ist es zur Vermeidung von Markierungsneigungen notwendig, dass diese Oberfläche durch Wirrfasern gebildet wird. Demzufolge sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass zumindest ein Fasertyp einen Anteil von Faserstücken aufweist, die ungerichtet orientiert in der Matrixkomponente eingebettet sind.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zumindest ein Fasertyp aus dem Bereich anorganischer und / oder organischer Fasern (Elastomer, Thermoplaste oder Duroplaste) Faserstücke mit einer Längenverteilung von 0,1 bis 100 mm, bevorzugt von 1 bis 30mm, besonders bevorzugt von 1 bis 3mm und / oder von 3 bis 10 mm, vorzugsweise Fasern aus Aramid und / oder Glas und / oder Carbon aufweist.
Die verwendeten Harztypen sind vorzugsweise elastomere oder duroplastische Harze. Demzufolge siegt eine Ausführungsform der Erfindung vor, dass zumindest ein Harztyp ein elastomeres oder ein duroplastisches Harz (Epoxide, Cyanatester, Phenolharze) ist, aber auch thermoplastische Werkstoffe (PE, PP, PPS, PEEK,...) und / oder Mischungen derselben.
Hierbei ist als durolplastisches Harz bspw. Epoxydharz oder Cyanatesterharze auch Phenolharze zu nennen.
Insbesondere Bisphenol A Epoxidharze mit aminischen Härter, wobei die Anteile Härter je 100 Teile Harz im Bereich 0 bis 300 Teile betragen (bspw. Ancamine 2390 [Air Products] 107 Teile), insbesondere jedoch 5 bis 40 Teile, besonders bevorzugt 5 bis 25 Teile. Jedoch kann die Vernetzung auch durch Katalysatoren hergestellt werden, die ohne Härter das Epoxidharz dreidimensional vernetzen.
Des weiteren werden als elastomere Harze Polyurethanharz oder Gummi verwendet.
Um bspw. die Eigenschaften der papierseitigen Verschleissschicht gezielt beeinflussen zu können, sehen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung vor, dass als Füllstofftypen Verschleiss mindernde Füllstoffe und / oder die Viskosität beeinflussende Füllstoffe und / oder die Oberflächenspannung beeinflussende Füllstoffe und / oder die Leitfähigkeit beeinflussende Füllstoffe Verwendung finden.
Als Verschleiss mindernde Füllstofftypen finden bevorzugt Carbide oder Metalle oder Oxide wie bspw. Cr, Fe, AI oder deren Oxide Verwendung, in einem Bereich von 0 bis 100 Gew.%, insbesondere in einem Bereich von 10 bis 60Gew. %, besonders bevorzugt in einem Bereich von 20 bis 50 Gew. %.
Als die Oberflächenspannung beeinflussende Füllstofftypen finden bevorzugt Thermoplaste oder ionische Füllstoffe Verwendung, in einem Bereich von 0 bis 60 Gew.%, insbesondere 5 bis 20 Gew. %, zur Erreichung einer Oberflächenspannung von 20 bis 70mN/m, vorzugsweise 25 bis 56mN/m, besonders bevorzugt von 25 bis 48mN/m.
Des weiteren können die Füllstofftypen eine Korngrösse im Nanometer- und / oder im Mikrometer- und / oder im Millimeterbereich aufweisen, d.h.
es sind sowohl Füllstofftypen denkbar, die nur Korngrössen in Nanometerbereich haben wie auch Füllstofftypen die eine Korngrössenverteilung vom Nanometerbereich bis zum Millimeterbereich haben.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung eines Faserverbund Walzenbezugs auf einem Walzenkörper, wobei das Material des Walzenbezugs eine Faserkomponente und eine Matrixkomponente aufweist, sind folgende Schritte vorgesehen, - Aufbringen der Faserkomponente und der Matrixkomponente an einem bestimmten Ort auf dem Walzenkörper, wobei die quantitative und qualitative Materialzusammensetzung aus Faserkomponente und Matrixkomponente abhängig von der axialen und / oder radialen Position des Auftragsorts auf dem Walzenkörper ist, - Wiederholen der vorgenannten Schritte an einem anderen Ort des Walzenkörpers.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens sieht vor,
dass mit der Faserkomponente und der Matrixkomponente ebenfalls eine Füllstoffkomponente aufgebracht wird. Besonders einfach und effektiv kann eine kontinuierliche Änderung der Faserkomponente eingestellt werden, wenn die Faserkomponente durch einen oder mehrere Fasertypen gebildet wird, wobei vor dem Aufbringen der Faserkomponente bei zumindest einem Fasertyp lose Faserstücke mit einer definierten Längenverteilung erzeugt werden.
Des weiteren ist es besonders einfach möglich die losen Faserstücke mit definierter Längenverteilung ungerichtet zu verteilen, wodurch der Walzenbezug zum einen eine geringere Markierungsneigung aufweist und zum anderen in alle Richtungen der Schicht in der die losen Fasern angeordnet sind eine gleiche Stabilität hat.
Besonders einfach und kostengünstig ist das erfindungsgemässe Verfahren, wenn die Faserkomponente und / oder die Matrixkomponente und / oder die Füllstoffkomponente durch einen Spritzprozess aufgetragen werden;
eine Aufbringung durch Kombination von Spritzen und Aufstreuen der Füllstoffe ist ebenfalls möglich.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Zusammensetzung und / oder der Anteil der aufgetragenen Faserkomponente und / oder der aufgetragenen Matrixkomponente und / oder der aufgetragenen Füllstoffkomponente abhängig von der axialen und / oder radialen Position des Auftragsorts auf dem Walzenkörper.
Eine konkrete Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das Material des Walzenbezugs mit einer Auftragsvorrichtung auf den Walzenkörper aufgetragen wird, wobei sich die Auftragsvorrichtung in axialer und / oder in radialer Richtung des Walzenkörpers bewegen kann.
Durch die Bewegung der Auftragsvorrichtung in axialer Richtung des Walzenkörpers kann die Materialzusammensetzung in axialer Richtung eingestellt werden.
Diese kann sowohl in axialer Richtung konstant sein wie auch variieren. In die Auftragsmenge der Auftragsvorrichtung geht des weiteren die Vorschubgeschwindigkeit der Auftragsvorrichtung in axialer Richtung ein. Durch die Bewegung der Auftragsvorrichtung in radialer Richtung des Walzenkörpers kann der Abstand zum Walzenkörper eingestellt und somit gezielt die Durchmischung und die Aufpralldichte bspw. der Faserkomponente, der Matrixkomponente oder der Füllstoffkomponente gesteuert werden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Walzenkörper beim Auftragen um seine axiale Achse rotiert, wodurch eine in Umfangrichtung gleichmässige Dicke des Walzenbezugs herstellbar ist.
Hierbei stellt die Umfanggeschwindigkeit des Walzenkörpers eine wichtige Einflussgrösse für die Auftragsmenge dar.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Auftragsvorrichtungen vorgesehen, die bspw. in Umfangrichtung an verschiedenen Positionen angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, die kontinuierliche Vermengung von Faserkomponente, Matrixkomponente und Füllstoffkomponente weiter zu verbessern.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird der Walzenbezug in einer Lage oder in mehreren Lagen aufgetragen.
Um während dem Auftragungsverfahren in den Walzenbezug eingeschlossene Gase zu entfernen, sieht eine besonders bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens vor, dass der Walzenbezug in einer Unter- oder Überdruckdruckatmosphäre ausgehärtet wird.
Dadurch kann bspw. während der Gelierphase und dem folgenden Aushärtungsprozess die aus dem Faserverbund Material freiwerdende Luft durch den Unterdruck abgesaugt werden, wodurch ein blasen- und porenfreier Walzenbezug hergestellt werden kann. Ebenso ist eine Aushärtung mittels elektromagnetischer Strahlen wie bspw. UV-Licht oder Mikrowellen möglich.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der folgenden schematischen nicht massstäblichen Zeichnungen weiter erläutert werden. Es zeigen: Figur 1 eine Walze mit Walzenkörper und erfindungsgemässem Walzenbezug in
Seitenansicht,
Figur 2 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen
Herstellungsverfahrens,
Figur 3 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen
Herstellungsverfahrens mit mehreren Auftragsvorrichtungen.
Die Figur 1 zeigt eine Walze 1 mit einem erfindungsgemässen Walzenbezug 8 in Seitenansicht.
Der erfindungsgemässe Walzenbezug wurde auf einem Walzenkörper 4 nach dem erfindungsgemässen Verfahren aufgebracht.
Der Walzenbezug 8 weist eine Walzenseite 2 und eine Papier- oder Verschleissseite 3 auf. Der Walzenbezug 8 ist mit der Walzenseite 2 auf der Mantelfläche 14 des Walzenkörper 4 aufgebracht und mit dieser verbunden.
Der Walzenbezug 8 weist eine Faserkomponente 5, eine Matrixkomponente 6 und eine Füllstoffkomponente 9 auf, wobei die Faserkomponente 5 und die Füllstoffkomponente 9 in die Matrixkomponente 6 eingebettet sind.
Erfindungsgemäss ändert sich die Materialzusammensetzung des Walzenbezugs 8 bestehend aus Faserkomponente 5, Matrixkomponente 6 und Füllstoffkomponente 9 kontinuierlich in radialer Richtung 7 der Walze 1.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Faserkomponente 5 durch einen einzigen Fasertypen bspw. in Form von Carbon- Fasern 5 gebildet.
Wie aus der Figur 1 zu entnehmen ist, ändert sich die Zusammensetzung der Faserkomponente kontinuierlich in radialer Richtung 7 des Walzenbezugs 8, in dem der Anteil an Carbon-Fasern 5 in der Materialzusammensetzung aus Faserkomponente 5, Matrixkomponente 6 und Füllstoffkomponente 9 in radialer Richtung 7 des Walzenbezugs 8 von der Walzenseite 2 zur Papier- oder Verschleissseite 3 kontinuierlich abnimmt und indem die Längenverteilung der Carbon- Fasern 5 in radialer Richtung 7 des Walzenbezug 8 von der Walzenseite 2 zur Papier- oder Verschleissseite 3 kontinuierlich abnimmt.
Des weiteren wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Matrixkomponente 6 durch einen ersten Matrixtyp 10 (als weisse Fläche dargestellt) und durch einen zweiten Matrixtyp 11 (als schwarze runde Punkte dargestellt)
gebildet.
Der erste Matrixtyp 10 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Epoxydharzanteil. Der zweite Matrixtyp 11 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Polyurethanharzanteil.
Wie aus der Figur 1 zu erkennen ist, nimmt der Anteil des ersten Matrixtyp 10 in axialer Richtung 7 von der Walzenseite 2 zur Papier- oder Verschleissseite 3 hin kontinuierlich ab. Umgekehrt nimmt der Anteil des zweiten Matrixtyp 11 in radialer Richtung 7 von der Walzenseite 2 zur Papier- oder Verschleissseite 3 hin kontinuierlich zu. Somit wird ein Walzenbezug 8 geschaffen, der dimensionsstabil ist und eine abrasionsresistive Papier- oder Verschleissseite 3 aufweist.
Die Füllstoffkomponente 9 (als schwarze Vierecke dargestellt) wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch einen verschleiss mindernden Füllstoff bspw. in Form Nanopartikeln 9 aus Aluminiumoxid oder dgl. gebildet.
Wie aus der Figur 1 zu erkennen ist, nimmt der Anteil der Nanopartikel 9 in radialer Richtung 7 von der Walzenseite 2 zur Papier- oder Verschleissseite 3 hin kontinuierlich zu.
Die Figur 2 zeigt eine Anordnung 12 zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Die Anordnung wird im wesentlichen durch den mit einem Walzenmantel 8 zu beschichtenden Walzenkörper 4 und durch eine Auftragsvorrichtung 18 gebildet, die in radialer Richtung des Walzenkörpers 4 zu diesem beabstandet ist.
Des weiteren ist ein Teil eines bereits auf dem Walzenkörper 4 gebildeten Walzenbezugs 8 zu erkennen. Der Walzenkörper 4 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist aus einem metallischen Werkstoff hergestellt.
Es wäre aber auch denkbar, das der Walzenkörper 8 zumindest teilweise aus einem Verbundwerkstoff hergestellt ist.
Während dem Auftragsvorgang dreht sich der Walzenkörper 4 in Drehrichtung 15 um seine axiale Drehachse 29 während sich die Auftragsvorrichtung 18 parallel zur Drehachse 29 entlang der Bewegungsrichtung 16 bewegt und optional zusätzlich senkrecht zur Drehachse 29 entlang der Bewegungsrichtung 17 bewegen kann.
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Die Auftragsvorrichtung 18 weist eine Auswurfsöffnung 25 zum Austritt von losen Faserstücken 26 der Faserkomponente 5 und eine Austrittsöffnung 28 zum Austritt eines Gemisches 27 aus der Matrixkomponente 6, der Füllstoffkomponente 9 und weiteren Komponenten wie bspw. einer Farbkomponente und dgl. auf.
Die Auswurföffnung 25 und die Austrittsöffnung 28 sind dergestalt eingestellt, dass das Gemisch 27 und die losen Faserstücke 26 im wesentlichen auf die gleiche Stelle der Mantelfläche 14 des Walzenkörpers 4 auftreffen und dabei einen Faserverbund Werkstoff bilden. Das Gemisch 27 und die losen Faserstücke 26 werden somit in einem Spritzprozess aufgetragen, bei welchem die losen Faserstücke 26 in das Gemisch 27 aus Matrixkomponente 6, Füllstoffkomponente 9 und Farbkomponente eingebettet werden. Eine Aufbringung einzelner Komponenten durch Aufstreuen (nicht dargestellt) ist erfindungsgemäss ebenso möglich.
Des weiteren weist die Auftragsvorrichtung 18 eine Einspeisvorrichtung 23 zum Einspeisen der Faserkomponente 5 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Einspeisvorrichtung als Einspeisöffnung 23 ausgeführt, in welche die Faserkomponente 5 eingeführt wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt die zugeführte Faserkomponente 5 in Form von langen Fasersträngen vor. Zwischen der Einspeisöffnung 23 und der Auswurföffnung 25 ist eine Zerkleinerungsvorrichtung 29 vorgesehen. In der Zerkleinerungsvorrichtung 29 wird die eingeführte Faserkomponente 5 zu losen Faserstücken 26 mit definierter Längenverteilung zerkleinert.
Darüber hinaus weist die Auftragsvorrichtung 18 Zuführöffnungen 19, 20, 21 und 22 zum Zuführen der Matrixkomponente 6, der Füllstoffkomponente 9 (auch mit einer weiteren Komponente bspw. Harz vorgeschischt) und der Farbkomponente auf. Die Matrixkomponente 6 umfasst üblicherweise einen oder mehrere Harztypen und einen oder mehrere Härtertypen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden der oder die Harztypen der Auftragsvorrichtung 18 über die Zuführöffnung 19 zugeführt.
Des weiteren werden der oder die Härtertypen der Auftragsvorrichtung 18 über die Zuführöffnung 20 zugeführt. Die Füllstoffkomponente 9 und die Farbkomponente werden der Auftragsvorrichtung 18 über die Zuführöffnungen 21 bzw. 22 zugeführt. In der Auftragsvorrichtung 18 selbst werden die zugeführte Matrixkomponente 6, die Füllstoffkomponente 9 und die Farbkomponente zu dem Gemisch 27 vermischt, welches über die Austrittsöffnung 28 auf den Walzenkörper 4 zur Erzeugung eines erfindungsgemässen Walzenbezugs 8 gespritzt wird.
Bei der Herstellung des Faserverbund - Walzenbezugs 8 auf dem Walzenkörper 4,
werden die losen Faserstücke 26 der Faserkomponente 5 und das Gemisch 27 aus Matrixkomponente 6 und Füllstoffkomponente 9 durch Drehung des Walzenkörpers 4 und durch Bewegung der Auftragsvorrichtung 18 entlang der Bewegungsrichtung 16 an unterschiedlichen Orten auf dem Walzenkörper 4 aufgebracht, wobei die Zusammensetzung aus losen Faserstücken 26 und Gemisch 27 sowie die Zusammensetzung der losen Fasern 26 und / oder des Gemisches 27 selbst abhängig von der axialen und / oder radialen Position des Orts auf dem Walzenkörper 4 eingestellt wird um zu erreichen, dass sich die Materialzusammensetzung aus Faserkomponente 5, Matrixkomponente 6 und Füllstoffkomponente 9 erfindungsgemäss, entsprechend den jeweiligen Anforderungen an den Walzenbezug 8, zumindest abschnittweise kontinuierlich ändert.
So ist es möglich, dass die Faserkomponente 5 durch einen oder mehrere Fasertypen,
wie bspw Glas- oder Carbon- oder Aramid- oder Bor- oder Polypropylenoder Polyester- oder PPS- oder PEEK- Fasern gebildet wird und / oder dass sich die Zusammensetzung der Faserkomponente 5 ändert, in dem sich der Anteil und / oder der Durchmesser und / oder die Längenverteilung und / oder die Orientierung der Faserstücke zumindest eines Fasertyps ändert. Bevorzugt weisen die losen Faserstücke eine Längenverteilung von 1 bis 10 mm, bevorzugt von 1 bis 3mm und / oder von 3 bis 10 mm auf, wobei die Längenverteilung erfindungsgemäss abhängig von der axialen und radialen Position der Orts auf den diese auf den Walzenkörper 4 aufgetragen werden variieren kann oder variiert. Wie bereits erwähnt wird die Matrixkomponente 6 durch einen oder mehrere Harztypen und durch einen oder mehrere Härtertypen gebildet.
Als Harztypen sind bspw. elastomere und / oder thermoplastische und / oder duroplastische Harze denkbar. Die Zusammensetzung der Matrixkomponente 6 ändert sich bspw. dadurch, in dem sich das Mischungsverhältnis und die Komponenten zumindest eines Harztypen und / oder zumindest einer Härterkomponenten ändert, bspw. den Wechsel von einem Bisphenol A Epoxidharztyp zu einem Bisphenol F Epoxidharztyp und / oder einer Variation von aromatischen und / oder aliphatischen Aminhärtern.
Des weiteren wird die Füllstoffkomponente durch einen oder mehrere Füllstofftypen gebildet, wobei als Füllstofftypen bspw. Verschleiss mindernde Füllstoffe und / oder die Viskosität beeinflussende Füllstoffe und / oder die Oberflächenspannung beeinflussende Füllstoffe und / oder die Leitfähigkeit beeinflussende Füllstoffe
Verwendung finden können.
Als Verschleiss mindernde Füllstofftypen sind Carbide oder Metalle oder Oxide wie bspw. Metalloxide wie Cr-Oxid, Fe-Oxid oder AI-Oxid oder Faserpulp aus Carbon und / oder Aramid und / oder Glas im Grössenbereich von
1 bis 1000[mu]m, vorzugsweise 5 bis 100[mu]m denkbar. Als die Oberflächenspannung beeinflussende Füllstofftypen sind Thermoplaste oder ionische Füllstoffe denkbar. Die
Zusammensetzung der Füllstoffkomponente ändert sich hierbei bspw., in dem sich der Anteil und / oder die Korngrösse zumindest eines Füllstofftyps ändert.
Hierbei kann zumindest ein Füllstofftyp eine Korngrösse im Nanometer- und / oder im Mikrometerund / oder im Millimeterbereich aufweisen.
Selbstverständlich können mit dem erfindungsgemässen Verfahren unabhängig voneinander mehrere Schichten mit zueinander korrespondierenden Aussen- und Innendurchmessern hergestellt werden, die anschliessend durch Adhäsive oder Haftvermittler miteinander verbunden werden.
Des weiteren kann auf den erfindungsgemässen Faser-Verbund Walzenbezug 8 ein typischer Gummibezug aufgebracht werden, welcher durch Vulkanisieren vernetzt wird.
Die Figur 3 zeigt eine weitere Anordnung 30 zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Gemäss der in der Figur 3 gezeigten Anordnung sind mehrere Auftragsvorrichtungen 31 , 32 und 33 vorgesehen, die in Umfangrichtung des mit einem Walzenbezug 8 zu beschichtenden Walzenkörpers 4 hintereinander liegend angeordnet sind.
e e. a
18-
Bezugszeichenliste:
1 Walze
2 Walzenseite
3 Verschleissseite
4 Walzenkörper
5 Faserkomponente
6 Matrixkomponente
7 radiale Richtung
8 Walzenbezug
9 Füllstoffkomponente
10 erster Matrixtyp
11 zweiter Matrixtyp
12 Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens
14 Mantelfläche
15 Drehrichtung
16 Bewegungsrichtung
17 Bewegungsrichtung
18 Auftragsvorrichtung
19 Zuführöffnung
20 Zuführöffnung
21 Zuführöffnung
22 Zuführöffnung
23 Einspeisöffnung
25 Auswurföffnung
26 lose Faserstücke
27 Gemisch
28 Austrittsöffnung
29 Zerkleinerungsvorrichtung
30 Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens
31 Auftragsvorrichtung
<EMI ID=18.1>
32 Auftragsvorrichtung Luftragsvorrichtung
Fiber composite roll cover
The invention relates to a roll cover made of a fiber composite material and a method for its production.
Roll coverings made of fiber composite materials are used in web-processing machines in a variety of ways. The most demanding requirements are placed on elastic calendar covers with regard to compressive stress and dynamic stress on paper machines. These covers are usually constructed of fiber composite material.
Essentially, two methods for applying a fiber reinforcement are known from the prior art.
From WO 94/09208, the so-called lamination process is known in which fiber and / or fabric tapes are applied to a roll body and then by means of resins, for example. Epoxy resins, are joined together to form a fiber composite material.
In order to meet different requirements, such a roll cover is composed of several differently laminated layers.
As a further application method, the so-called filament winding method is known, in which fiber bundles are wound on a roll body and then connected to one another by means of resins to form a fiber composite material.
In the case of the first-mentioned application method, the disadvantage is that the finished roll cover is made up of different layers. The interface between different layers is often here, due to the sudden change in material properties, the starting point for
Delamination phenomena in the roll cover.
The second application method is not suitable, for example, for the production of useful layers to be brought into contact with the paper web in straighteners, since such roll sleeves lead to an uneven smoothing of the paper web, since the wound fibers are substantially rectified.
However, a satisfactory smoothing effect can be achieved with applied fibers in the form of random fibers. Thus, it is necessary that the roll covers produced by the filament winding method are additionally provided with one or more laminated layers, which takes over the function of the wear layer.
Thus, roller covers are created here, which are composed of several different layers.
Starting from the roller covers known from the prior art, it is the object of the present invention to propose a roller cover and a method for its production, in which the o. Disadvantages are prevented.
The object is achieved by a roll cover with the features of claim 1 and by a method having the features of claim 22.
Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the subclaims.
The present invention is based on the idea that the load capacity of roll coverings can be increased by inhibiting a step-by-step change in the material properties as a result of the lamination process.
Accordingly, the present invention provides a fiber composite roll cover of a material with a fiber component and with a matrix component in which the material composition of fiber component and matrix component changes quantitatively and qualitatively at least in sections continuously. In this context, a matrix component is to be understood as meaning the material or the material composition in which other dissolved or undissolved materials are embedded.
In the case of the roll cover according to the invention, therefore, the fiber component is embedded in the matrix component.
The invention thus provides, at least in sections, a roll cover without boundary layers, since the material composition of the roll cover changes continuously in sections.
Thus, a roll cover is provided, which has a continuous course of characteristic properties such as, for example, Young's modulus, fracture toughness, abrasion resistance or hardness.
According to a preferred embodiment of the invention, the material of the roll cover has a filler component, wherein the material composition of fiber component and / or matrix component and / or filler component changes continuously at least in sections.
At a roll cover a variety of requirements are made.
So it is e.g. often necessary that a roll cover is dimensionally stable and at the same time has a high wear resistance. The dimensional stability is realized here by the radially inward areas. The wear resistance, however, is realized by the radially outward areas.
Furthermore, there are applications in which it makes sense if the roll cover has properties that change in the axial direction of the roll body.
A preferred embodiment of the invention therefore provides that the material composition in the axial direction and / or in the radial direction of the roll cover changes continuously at least in sections. There are different ways conceivable how the material composition of the roll cover material can change continuously.
On the one hand, it is possible for the proportion of the material composition of at least one of the components, namely the fiber component and / or the matrix component and / or the filler component, to change.
Thus, for example, it is possible for the proportion of the fiber component in the radial direction to be reduced from 30% to 5% in the outside, whereas the proportion of the matrix component correspondingly increases for a constant proportion of the filler component.
Furthermore, it is conceivable that the composition of one or more of the components changes.
Thus, the fiber component is preferably formed by one or more fiber types.
This should, for example.
a change in the composition of the fiber component is understood to change the proportion and / or the diameter and / or the length distribution and / or the orientation of the fibers of at least one fiber type.
By changing the different proportions of the individual fiber types on the fiber component, a desired property profile of the roll cover can be adjusted depending on the location.
Also, by changing the fiber diameter, the length distribution and the orientation of the fibers, the stability can be influenced location-dependent. For example, the tensile strength is strongly dependent on the orientation of the fibers.
Furthermore, the matrix component preferably comprises one or more resin types and one or more types of curing agents.
Here, for example, a change in the composition of the matrix component should be understood to mean that the mixing ratio of at least one type of resin and / or at least one hardener component in the matrix component changes.
Thus, for example, it is conceivable that the mixing ratio of at least one type of resin changes while maintaining the hardness in the radial direction of the roll cover in which the proportion of epoxy resin from the interior of the roll cover towards the outside (paper side) of the roll cover from 100% to 0% continuously decreases whereas the proportion of polyurethane resin inversely increases from the inside of the roll cover toward the outside of the roll cover from 0% to 100%.
Thus, a roll cover is produced, which has a paper-side wear layer of polyurethane resin and a base layer of epoxy resin, wherein the two layers merge continuously in the radial direction.
In addition, the filler component is preferably formed by one or more types of fillers.
In this case, for example, a change in the composition of the filler component should be understood to mean that the proportion and / or the grain size of at least one filler type changes.
,
-6-
Preferred fiber types include inorganic fibers of glass, metal, ceramic fibers, boron or organic fibers, for example carbon and / or aramid and / or polypropylene or polyester or high-performance thermoplastics such as, for example, PPS or PEEK or PTFE fibers.
For example, it is conceivable on the basis of the above statements that, if the fiber component consists of only one type of fiber, the proportion of one fiber type, for example glass fibers, and thus the proportion of the fiber component in the material composition can be changed continuously in the radial direction. Furthermore, it is also possible to increase the proportion of one fiber type in the fiber component and to correspondingly reduce the proportion of another type of fiber in the fiber component while maintaining the proportion of the fiber component in the material composition of fiber component and matrix component.
In order to be able to exert targeted influence on the properties of the roll cover, a preferred embodiment of the invention provides that at least one fiber type is formed by fiber pieces with a defined length distribution,
which are not interconnected prior to embedding in the matrix component.
Fiber pieces should be understood in this context that the fibers are not formed as fiber bundles (in contrast to filament winding process) or as fiber mats (in contrast to the lamination process). Rather, pieces of fiber having a defined length distribution prior to embedding in the matrix component are discrete, i.e., loose. unconnected fiber pieces.
In particular for the paper-side surface of the roll cover it is necessary to avoid marking tendencies that this surface is formed by tangled fibers. Accordingly, a preferred embodiment of the invention provides that at least one type of fiber comprises a portion of fiber pieces embedded in an undirected orientation in the matrix component.
A preferred embodiment of the invention provides that at least one fiber type from the range of inorganic and / or organic fibers (elastomer, thermoplastics or thermosets) fiber pieces with a length distribution of 0.1 to 100 mm, preferably from 1 to 30mm, more preferably from 1 up to 3 mm and / or from 3 to 10 mm, preferably fibers of aramid and / or glass and / or carbon.
The types of resins used are preferably elastomeric or thermosetting resins. Accordingly, one embodiment of the invention provides that at least one type of resin is an elastomeric or thermosetting resin (epoxies, cyanate esters, phenolic resins), but also thermoplastic materials (PE, PP, PPS, PEEK, ...) and / or mixtures thereof.
Here, as a duroplastic resin, for example, epoxy resin or cyanate ester resins also phenolic resins may be mentioned.
In particular, bisphenol A epoxy resins with amine hardener, wherein the proportions hardener per 100 parts of resin in the range 0 to 300 parts (eg Ancamine 2390 [Air Products] 107 parts), but especially 5 to 40 parts, particularly preferably 5 to 25 parts. However, the crosslinking can also be prepared by catalysts that crosslink the epoxy resin three-dimensionally without curing agents.
Further, as the elastomeric resins, polyurethane resin or rubber is used.
For example, in order to be able to influence the properties of the paper-side wear layer in a targeted manner, preferred embodiments of the invention provide for use as fillers wear-reducing fillers and / or fillers influencing the viscosity and / or fillers influencing the surface tension and / or fillers influencing the conductivity.
Carbide or metals or oxides such as, for example, Cr, Fe, Al or their oxides are preferably used as wear-reducing filler types, in a range from 0 to 100% by weight, in particular in a range from 10 to 60% by weight. %, more preferably in a range of 20 to 50 wt.%.
Thermoplastics or ionic fillers are preferably used as fillers influencing the surface tension, in a range from 0 to 60% by weight, in particular 5 to 20% by weight, to achieve a surface tension of 20 to 70mN / m, preferably 25 to 56mN / m. more preferably from 25 to 48mN / m.
Furthermore, the filler types may have a grain size in the nanometer and / or micrometer and / or millimeter range, i.
Filler types are conceivable which have only particle sizes in the nanometer range, as well as filler types which have a particle size distribution from the nanometer range to the millimeter range.
According to the inventive method for producing a fiber composite roll cover on a roll body, wherein the material of the roll cover comprises a fiber component and a matrix component, the following steps are provided, - applying the fiber component and the matrix component at a certain location on the roll body, wherein the quantitative and qualitative Material composition of fiber component and matrix component is dependent on the axial and / or radial position of the job site on the roll body, - repeating the above steps at a different location of the roll body.
An embodiment of the method according to the invention provides
that with the fiber component and the matrix component also a filler component is applied. Particularly simply and effectively, a continuous change of the fiber component can be adjusted if the fiber component is formed by one or more fiber types, wherein prior to application of the fiber component at least one fiber type loose fiber pieces are produced with a defined length distribution.
Furthermore, it is particularly easy to distribute the loose fiber pieces with a defined length distribution undirected, whereby the roll cover on the one hand has a lower tendency to mark and on the other hand in all directions of the layer in which the loose fibers are arranged has an equal stability.
The method according to the invention is particularly simple and cost-effective if the fiber component and / or the matrix component and / or the filler component are applied by an injection molding process;
An application by combining syringes and sprinkling of the fillers is also possible.
According to one embodiment of the invention, the composition and / or the proportion of the applied fiber component and / or the applied matrix component and / or the applied filler component is dependent on the axial and / or radial position of the application location on the roll body.
A concrete embodiment of the method provides that the material of the roll cover is applied to the roll body with an applicator, wherein the applicator can move in the axial and / or in the radial direction of the roll body.
By moving the applicator in the axial direction of the roller body, the material composition can be adjusted in the axial direction.
This can be both constant in the axial direction as well as vary. In addition, the feed rate of the application device in the axial direction is included in the application quantity of the application device. By moving the applicator in the radial direction of the roller body, the distance to the roller body can be adjusted and thus specifically the mixing and the impact density, for example, the fiber component, the matrix component or the filler component can be controlled.
A preferred embodiment of the invention provides that the roller body rotates during application about its axial axis, whereby a uniform thickness in the circumferential direction of the roll cover can be produced.
Here, the peripheral speed of the roller body is an important factor for the order quantity.
According to a preferred embodiment of the invention, a plurality of application devices are provided, which are arranged, for example, in the circumferential direction at different positions. With this configuration, it is possible to further improve the continuous blending of fiber component, matrix component and filler component.
According to a further embodiment of the method according to the invention, the roll cover is applied in one layer or in several layers.
In order to remove gases trapped in the roll cover during the application process, a particularly preferred development of the process according to the invention provides for the roll cover to be cured in a pressurized or overpressure atmosphere.
As a result, for example, during the gelling phase and the subsequent curing process, the air released from the fiber composite material can be sucked through the negative pressure, whereby a bubble-free and pore-free roll cover can be produced. Likewise, curing by means of electromagnetic radiation such as UV light or microwaves is possible.
The invention will be further elucidated on the basis of the following schematic non-scale drawings. FIG. 1 shows a roller with roller body and roll cover according to the invention in FIG
Side View,
Figure 2 shows an apparatus for carrying out the inventive
Manufacturing process
3 shows an apparatus for carrying out the inventive
Manufacturing method with several application devices.
FIG. 1 shows a roll 1 with a roll cover 8 according to the invention in a side view.
The inventive roll cover was applied to a roll body 4 according to the inventive method.
The roll cover 8 has a roll side 2 and a paper or wear side 3. The roll cover 8 is applied to the roll side 2 on the lateral surface 14 of the roller body 4 and connected thereto.
The roll cover 8 has a fiber component 5, a matrix component 6 and a filler component 9, wherein the fiber component 5 and the filler component 9 are embedded in the matrix component 6.
According to the invention, the material composition of the roll cover 8, consisting of fiber component 5, matrix component 6 and filler component 9, changes continuously in the radial direction 7 of the roll 1.
In the present exemplary embodiment, the fiber component 5 is formed by a single type of fiber, for example in the form of carbon fibers 5.
As can be seen from Figure 1, the composition of the fiber component changes continuously in the radial direction 7 of the roll cover 8, in which the proportion of carbon fibers 5 in the material composition of fiber component 5, matrix component 6 and filler component 9 in the radial direction 7 of Roll cover 8 from the roll side 2 to the paper or wear side 3 decreases continuously and by the length distribution of the carbon fibers 5 in the radial direction 7 of the roll cover 8 from the roll side 2 to the paper or wear side 3 decreases continuously.
Further, in the present embodiment, the matrix component 6 is represented by a first matrix type 10 (shown as a white area) and by a second matrix type 11 (shown as a black round dots).
educated.
The first matrix type 10 comprises in the present exemplary embodiment an epoxy resin fraction. The second matrix type 11 comprises in the present embodiment, a polyurethane resin portion.
As can be seen from FIG. 1, the proportion of the first matrix type 10 in the axial direction 7 decreases continuously from the roll side 2 towards the paper or wear side 3. Conversely, the proportion of the second matrix type 11 in the radial direction 7 increases continuously from the roll side 2 towards the paper or wear side 3. Thus, a roll cover 8 is provided which is dimensionally stable and has an abrasion-resistant paper or wear side 3.
The filler component 9 (shown as black squares) is formed in the present embodiment by a wear-reducing filler, for example in the form of nanoparticles 9 made of aluminum oxide or the like.
As can be seen from FIG. 1, the proportion of nanoparticles 9 in the radial direction 7 increases continuously from the roll side 2 towards the paper or wear side 3.
FIG. 2 shows an arrangement 12 for carrying out the method according to the invention.
The arrangement is essentially formed by the roll body 4 to be coated with a roll jacket 8 and by an applicator device 18, which is spaced apart from it in the radial direction of the roll body 4.
Furthermore, a part of a roll cover 8 already formed on the roll body 4 can be seen. The roller body 4 of the present embodiment is made of a metallic material.
It would also be conceivable that the roller body 8 is at least partially made of a composite material.
During the application process, the roller body 4 rotates in the rotational direction 15 about its axial axis of rotation 29 while the applicator 18 moves parallel to the axis of rotation 29 along the direction of movement 16 and optionally additionally can move perpendicular to the axis of rotation 29 along the direction of movement 17.
..
14-
The application device 18 has an ejection opening 25 for the exit of loose fiber pieces 26 of the fiber component 5 and an outlet opening 28 for the exit of a mixture 27 of the matrix component 6, the filler component 9 and other components such as. A color component and the like.
The ejection opening 25 and the outlet opening 28 are adjusted such that the mixture 27 and the loose fiber pieces 26 impinge substantially on the same point of the lateral surface 14 of the roller body 4 and thereby form a fiber composite material. The mixture 27 and the loose fiber pieces 26 are thus applied in an injection process in which the loose fiber pieces 26 are embedded in the mixture 27 of matrix component 6, filler component 9 and color component. An application of individual components by scattering (not shown) according to the invention is also possible.
Furthermore, the application device 18 has a feed device 23 for feeding in the fiber component 5. In the present embodiment, the feed device is designed as a feed opening 23, in which the fiber component 5 is introduced.
In the present embodiment, the supplied fiber component 5 is in the form of long fiber strands. Between the feed opening 23 and the discharge opening 25, a crushing device 29 is provided. In the comminuting device 29, the introduced fiber component 5 is comminuted into loose fiber pieces 26 having a defined length distribution.
In addition, the applicator 18 has feed openings 19, 20, 21 and 22 for feeding the matrix component 6, the filler component 9 (also pre-bleached with another component, for example, resin) and the color component. The matrix component 6 typically comprises one or more resin types and one or more types of curing agents. In the present embodiment, the resin type (s) of the application device 18 are supplied via the feed opening 19.
Furthermore, the hardener type or types are supplied to the application device 18 via the feed opening 20. The filler component 9 and the color component are supplied to the application device 18 via the feed openings 21 and 22, respectively. In the applicator 18 itself, the supplied matrix component 6, the filler component 9 and the color component are mixed to the mixture 27, which is injected via the outlet opening 28 onto the roller body 4 to produce a roll cover 8 according to the invention.
In the production of the fiber composite - roll cover 8 on the roll body 4,
The loose fiber pieces 26 of the fiber component 5 and the mixture 27 of matrix component 6 and filler component 9 are applied by rotating the roller body 4 and by moving the applicator 18 along the direction of movement 16 at different locations on the roll body 4, wherein the composition of loose fiber pieces 26 and Mixture 27 and the composition of the loose fibers 26 and / or the mixture 27 itself is adjusted depending on the axial and / or radial position of the location on the roll body 4 to achieve that the material composition of fiber component 5, matrix component 6 and filler component. 9 According to the invention, according to the respective requirements of the roll cover 8, at least in sections continuously changes.
So it is possible that the fiber component 5 by one or more fiber types,
for example, glass or carbon or aramid or boron or polypropylene or polyester or PPS or PEEK fibers is formed and / or that the composition of the fiber component 5 changes, in which the proportion and / or the diameter and / or or the length distribution and / or the orientation of the fiber pieces of at least one fiber type changes. Preferably, the loose fiber pieces have a length distribution of 1 to 10 mm, preferably from 1 to 3 mm and / or from 3 to 10 mm, wherein the length distribution according to the invention depending on the axial and radial position of the location on which these are applied to the roll body 4 may vary or varies. As already mentioned, the matrix component 6 is formed by one or more resin types and by one or more types of hardeners.
As resin types, for example, elastomeric and / or thermoplastic and / or thermosetting resins are conceivable. The composition of the matrix component 6 changes, for example, in that the mixing ratio and the components of at least one type of resin and / or at least one hardener component changes, for example the change from a bisphenol A epoxy resin type to a bisphenol F epoxy resin type and / or a variation of aromatic and / or aliphatic amine hardeners.
Furthermore, the filler component is formed by one or more types of filler, wherein as fillers, for example, wear-reducing fillers and / or viscosity-influencing fillers and / or the surface tension influencing fillers and / or the conductivity influencing fillers
Can be used.
As wear-reducing filler types are carbides or metals or oxides such as metal oxides such as Cr oxide, Fe oxide or Al oxide or fiber pulp of carbon and / or aramid and / or glass in the size range of
1 to 1000 [mu] m, preferably 5 to 100 [mu] m conceivable. Thermoplastics or ionic fillers are conceivable as fillers influencing the surface tension. The
In this case, the composition of the filler component changes, for example, in which the proportion and / or the grain size of at least one filler type changes.
In this case, at least one type of filler may have a particle size in the nanometer and / or in the micrometer and / or in the millimeter range.
Of course, it is possible with the method according to the invention to produce independently of one another several layers with outer and inner diameters which correspond to one another and which are subsequently connected to one another by means of adhesives or adhesion promoters.
Furthermore, a typical rubber cover can be applied to the inventive fiber composite roll cover 8, which is crosslinked by vulcanization.
FIG. 3 shows a further arrangement 30 for carrying out the method according to the invention.
According to the arrangement shown in FIG. 3, a plurality of application devices 31, 32 and 33 are provided, which are arranged one behind the other in the circumferential direction of the roll body 4 to be coated with a roll cover 8.
e e. a
18-
LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 roller
2 roll side
3 wear side
4 roll body
5 fiber component
6 matrix component
7 radial direction
8 roll cover
9 filler component
10 first matrix type
11 second matrix type
12 arrangement for carrying out the inventive method
14 lateral surface
15 direction of rotation
16 direction of movement
17 direction of movement
18 application device
19 feed opening
20 feed opening
21 feed opening
22 feed opening
23 Infeed opening
25 ejection opening
26 loose fiber pieces
27 mixture
28 outlet opening
29 crushing device
30 Arrangement for carrying out the inventive method
31 application device
<EMI ID = 18.1>
32 Application device Luftragsvorrichtung