DE10148263A1 - Verfahren zur Herstellung eines Walzenbezuges - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Walzenbezuges, insbesondere einer Streichwalze (1) einer Papier-Herstellungs- und/oder Veredelungsmaschine, werden mit einem ersten erfindungsgemäßen Verfahren Stoffe (4) mit jeweils guter Wärmeleitfähigkeit in den Walzenbezug (3) eingebracht, wobei die Stoffe (4) dem Elastomermaterial beigemengt und in diesem homogen verteilt werden. Gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren werden Stoffe (4) mit jeweils guter Wärmeleitfähigkeit in Form von wenigstens einer Umfangs-Schicht (4a, 4b, 4c) und/oder Zonen (4d) diskret in den Elastomerbezug (3) eingebracht.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Walzenbezuges, insbesondere einer Streichwalze einer Papier-Herstellungs- und/oder - Veredelungsmaschine, wobei ein Bezug aus einem an sich bekannten Elastomermaterial, wie Gummi oder Polyurethan, auf einen zylindrischen Walzenkern aufgebracht wird.
• Eine derartige Walze und der entsprechende Walzenbezug ist bereits bekannt aus der DE 199 54 007.1 A1 und der WO 00/78468 A1 (PU 11010).
• Diesen Walzen sind spezielle Auftragswerke zum ein- oder beidseitigen, direkten oder indirekten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine laufende Warenbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, zugeordnet.
• Beim direkten Auftrag dient diese Walze als Gegen- bzw. Stützwalze. Hierbei umschlingt die Materialbahn teilweise die Mantelfläche der Walze, wird am Auftragswerk vorbeigeführt und dabei das flüssige bis pastöse Medium auf die Bahn aufgebracht.
• Beim indirekten Auftragen des Mediums fungiert die Walze als Auftragswalze, d. h. das flüssige Medium wird zunächst auf die Auftragswalze aufgetragen und nachfolgend von der berührend an der Walze vorbeigeführten Materialbahn abgenommen. Das geschieht häufig in sogenannten Filmpressen in einem Pressspalt, der zwischen zwei solcher Walzen eingestellt wird. Der Pressdruck (Liniendruck) beträgt dabei ca. 2 bis 120 kN/m, zumeist aber 5 bis 80 kN/m.
• Die Walzen mit Elastomerbezug, aus beispielsweise Gummi oder Polyurethan, werden für diese genannten Zwecke heute so ausgelegt, dass Standfestigkeit und Auftragsqualität möglichst optimal sind. Außerdem soll sich die Warenbahn gut von der Walzenoberfläche lösen nach erfolgtem Auftrag.
• Der Vollständigkeit halber soll auf die DE 197 54 631 C1, die DE 196 50 335 A1 sowie die EP 1 116 821 A2 verwiesen werden. In diesen Schutzrechten sind unter anderem Pressmäntel beschrieben, die Lösungen aufzeigen zur Erhöhung ihrer Festigkeit oder ihres Elastizitätsmoduls.
• Diese Mäntel bzw. Bezüge weisen aber andere Eigenschaften als Streichwalzen auf.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Walzenbezuges bzw. eine spezielle Walze für Auftragseinrichtungen zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Warenbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, anzugeben, womit bessere Auftragsqualitäten als bisher erreicht werden können.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gemäß einem Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 und einem zweiten Verfahren gemäß der Ansprüche 5 bis 10, sowie mit Streichwalzen gemäß der Ansprüche 11 und 12 gelöst.
• Der Erfinder hat erkannt, dass bei der heutigen Auslegung der Walzenbezüge keine Berücksichtigung der Effekte stattfindet, die durch eine unterschiedliche Temperaturverteilung am Umfang der Walze oder in deren Achsrichtung ausgelöst werden.
• Der Walzenbeschichter verlässt sich hierbei auf den Walzenkernhersteller, der beispielsweise durch Einbau einer Kühleinrichtung im Inneren der Walze für eine Temperaturvergleichmäßigung sorgen soll.
• Der Erfinder hat weiterhin herausgefunden, dass aufgrund der geringen Temperaturleitfähigkeit des Elastomermaterials, also z. B. Gummi oder Polyurethan, die Möglichkeit zum Temperaturausgleich über eine Innenkühlung beschränkt ist.
• Die gefundene erfindungsgemäße Lösung, wonach gut wärmeleitfähige Stoffe in das Material des Elastomerbezuges eingebracht werden, trägt erstmalig dieser genannten physikalischen Begrenzung Rechnung.
• Wie oben bereits angegeben, kann kann die Erfindung, d. h. das Verfahren auf zwei Wegen realisiert werden.
• Die erste Möglichkeit erfolgt darin, dass die wärmeleitenden Stoffe dem Elastomermaterial (dem Ausgangsmaterial vor Herstellung des Bezuges) oder bei der Herstellung des Bezuges durch Mischen, Kneten usw. und beispielsweise Vulkanisation, beigemengt und in diesem homogen verteilt werden.
• Für eine homogene Verteilung eignen sich sehr gut pulverförmige Stoffe. Vorteilhaft ist es aber auch, faden- oder faserförmige Stoffe mit Längen von jeweils zwischen 0,01 mm und 10 mm, vorzugsweise zwischen 0,05 mm und 2 mm einzubringen. Als guter Wärmeleiter eignet sich hiebei Kupfer, Aluminium sowie Karbonfasern. Dabei kann nur eine einzelne Werkstoffart oder eine Kombination aus den genannten Arten gewählt werden.
• Die zweite Möglichkeit besteht darin, dass die genannten Stoffe in Form von wenigstens einer Umfangsschicht, quasi als Zwischenlage und/oder in Form von einzelnen, vorzugsweise gleichmäßig voneinander beabstandeten Zonen, Abschnitten bzw. Bereichen diskret - also unauffällig bzw. abgegrenzt - in den Elastomerbezug integriert werden.
• Als Material für die Schicht und/oder die Zonen soll auch hierbei wie bei der ersten Variante Kupfer und/oder Aluminium und/oder Karbon verwendet werden.
• Eine zweckmäßige Ausführung besteht darin, das die wenigstens eine Schicht in einem radialen Abstand vom Außenumfang des Bezuges, der 2 bis 10 mm, vorzugsweise aber 3 bis 7 mm in den Bezug eingebracht wird. Die Dicke der einzelnen Schicht kann 0,05 bis 3 mm, betragen. Bei der Anordnung von mehren übereinander angeordneten Schichten wird es als zweckmäßig angesehen, die Dicke zwischen 0,1 und 1 mm zu gestalten.
• Die Schicht bzw. die Zonen können ebenfalls, wie beim ersten Verfahren, aus pulverförmigen oder faden- bzw. faserförmigen Bestandteilen und den oben genannten Abmessungen gebildet werden. Zur Vereinfachung der Herstellung der Schichten und Zonen ist auch die Ausbildung von Netzen, Gittern oder Gestricken in Form von kompletten Matten oder dergleichen von Vorteil. Hierbei ist auch die Länge der Fäden oder Fasern nicht beschränkt.
• Auch die Verwendung einer dünnen Kupfer- oder Aluminiumfolie ist durchaus als Temperatur-Leitschicht denkbar. In diesem Falle sollte aber die Folie perforiert bzw. durchbrochen sein, so dass eine durchgehende Vernetzung mit dem Elastomermaterial erfolgen kann.
• Eine derartige Schicht oder Zonen würden Walzenbezughersteller normalerweise nicht in einen Bezug für Streichwalzen einbringen, da diese nicht geeignet sind, die eigentlichen Aufgaben eines Elastomerbezuges, wie Gewährleistung:
  
• - der geforderten Walzenhärte zwischen ca. 7 und 90 P & J (Pussey and Jones),
• - eines langen, sanften Walzenips, oder
• - einer gleichmäßigen Verteilung des Auftragsmediums
zu übernehmen.
• Eine weitere zweckmäßige Maßnahme besteht deshalb darin, dass die Schichten und Zonen farblich so gekennzeichnet werden, damit beim späteren Schleifen der Walzen im Zuge der Instandhaltung leicht erkennbar ist, dass dieser Bereich dann gänzlich wegzuarbeiten ist.
• Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lösung wird innerhalb der Streichwalzen (Anspruch 11 und 12) ein schnellerer Temperaturausgleich erreicht. Ein solcher Temperaturausgleich ist dann notwendig, wenn sich Temperaturunterschiede ergeben, die beispielsweise durch kurzes Stehen der Walzen im Abrissfall des Papieres verursacht werden. Die unerwünschten Temperaturunterschiede entstehen dann dadurch, weil eine einseitige Wärmebestrahlung von der Trockenpartie her oder durch örtliche Mehrbeanspruchung, z. B. durch Randbelastung oder Vibrationen erfolgt.
• Infolge des schnellen Temperaturausgleiches mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verfahren bzw. dem Einsatz der erfindungsgemäß hergestellten Streichwalzen, wird eine negative Rückwirkung auf die Qualität des beschichteten (gestrichenen oder imprägnierten) Papieres vermieden und eine deutlich verbesserte Auftragsqualität erreicht.
• Nachstehend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
• Es zeigen:
• Fig. 1 bis 5 Ausschnitte aus einer erfindungsgemäßen Streichwalze im Querschnitt in verschiedenen Ausführungsarten
• Fig. 6 bis 9 Ausführungsvarianten von erfindungsgemäß hergestellten Temperaturleitschichten
• In den Fig. 1 bis 5 sind jeweils ein Abschnitt einer Streichwalze 1 dargestellt. Eine solche Walze dient als Auftrags- oder Gegenwalze für eine laufende Warenbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, auf die ein flüssiges oder pastöses Auftragsmedium aufgebracht werden soll.
• Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Walze weist einen Walzenkern 2 sowie einen elastomeren Walzenbezug 3 auf. Streichwalzen haben im Allgemeinen einen relativ weichen und oftmals auch einen kompressiblen Bezug, um eine Walzenspaltlänge bei Filmpressen in der Größenordnung von 20 bis 200 mm einstellen zu können. Die gemessene Härte beträgt ca. 40 bis 90 P & J, bei Einrichtungen zum Leimen auch 7 bis 30 P & J.
• Zur Verbesserung eines Temperaturausgleiches innerhalb der Walze 1 sind gemäß einer ersten Ausführung gut wärmeleitfähige Stoffe 4 in der Elastomerschicht 3 homogen verteilt. Diese Stoffe werden bereits in das vorgesehene Ausgangsmaterial für den Walzenbezug eingebracht, mit diesem vermischt, dabei homogen verteilt und anschließend auf den Walzenkern aufvulkanisiert.
• Das Vulkanisieren erfolgt bei der Verwendung von Gummi als Elastomerbezug, wogegen Polyurethan oder ähnliche Mehrkomponenten nach einer bestimmten "Topfzeit" selbst aushärten.
• Die Fig. 2 bis 4 zeigen eine zweite Möglichkeit der einzubringenden temperaturleiffähigen Stoffe 4 in die Elastomerschicht 3.
• Anstelle der homogenen Verteilung erfolgt hier die Einbringung der Stoffe 4 in Form einer einzelnen Schicht 4a (Fig. 2 und 3) oder mehrerer aufeinander folgender Schichten 4b (Fig. 4). Diese Schicht bzw. Schichten kann bzw. können als Zwischenlage den kompletten Umfang der Walze umschließen, wie Fig. 2 und 4 zeigt, oder wie in Fig. 3 dargestellt ist, nur abschnittsweise - hier mit 4c bezeichnet - den Umfang umschließen.
• Eine weitere Ausführung zeigt die Fig. 5. Diese Figur soll veranschaulichen, dass die Stoffe 4 auch bereichs- bzw. zonenartig - dies ist mit 4d bezeichnet - in Achsrichtung eingebracht werden können.
• Der Vielfalt der Ausführung sind hier eigentlich keine Grenzen gesetzt, so dass auch Mischkonstellationen bestehend aus Schichten 4a, 4b, 4c und Zonen 4d sowie deren beliebige Ausrichtung zur Walzenachse oder der Laufrichtung denkbar sind.
• Die zur Außenfläche 5 zeigende äußere Fläche der Schicht 4a und der äußersten Fläche der Oberschicht von 4b, sowie die Oberkante der Bereiche 4d ist so in den Bezug 3 einzulegen, dass ein radialer Abstand z von 2 mm nicht unterschritten und ein Abstand von 10 mm nicht überschritten werden sollte bei einer Gesamtbezugsdicke von 15 bis 30 mm je nach Einsatzfall.
• Vorzugsweise beträgt dieser Abstand z ca. 3 bis 7 mm.
• Eine einzelne Schicht 4a, b, c weist eine Dicke von ca. 0,05 mm bis 3 mm, vorzugsweise 0,1 bis 1 mm auf. Bei mehreren Schichten 4b liegt die Dicke aber eher im unteren Bereich. Dieselben Abmessungen gelten als Kantenlängen oder Durchmesser für die Zonen 4d.
• Als in den Elastomerbezug 3 zu integrierende temperaturleitfähige Stoffe, sei es als als homogen verteilte Substanzen 4 oder als Schicht 4a bis 4c oder als Zonen 4d, eignen sich vor allem Kupfer, Aluminium und Karbon. Dabei sind auch Werkstoffkombinationen aus den genannten Materialien möglich.
• Diese Materialien können pulverförmige Konsistenz aufweisen, sind aber auch faden- oder faserförmig herstellbar. Die geeigneten Faser- bzw. Fadenlängen betragen zwischen 0,01 und 10 mm, vorzugsweise 0,05 bis 2 mm.
• Die Pulverform und die kurzen Längen würde man dabei eher für die homogene Verteilung, die in Fig. 1 gezeigt ist, wählen.
• Für die in den Fig. 2 und 4 dargestellten Ausführungen der Schichten 4a und 4b eignen sich auch wesentlich größere Längen, mit denen beispielweise eine Umwicklung des Umfanges möglich ist.
• Die weiteren Fig. 6 bis 9 zeigen Ausführungsarten, wie eine der Schichten 4a bis 4c oder eine der Zonen 4d ausgeführt werden kann.
• Fig. 6 zeigt eine Gitterstruktur 7, Fig. 7 zeigt eine Art Wirrgelege 8, die Fig. 8 ein Gestrick 9 und die Fig. 9 eine mit Perforierungen bzw. Durchgangslöchern versehene Folie 10.
• Bei allen Ausführungen sind allerdings die Durchgangslöcher 11 wichtig, da diese für die Bildung eines kompakten Bezuges ein durchgehendes Vulkanisieren (bei Gummibezug) ermöglichen.
• Die Strukturen gemäß der Fig. 6 bis 8 können dabei auch als Matten, Pads oder dergleichen ausgebildet sein.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung eines Walzenbezuges, insbesondere einer Streichwalze einer Papier-Herstellungs- und/oder Veredelungsmaschine, wobei ein Bezug (3) aus einem an sich bekannten Elastomermaterial, insbesondere Gummi oder Polyurethan, auf einen zylindrischen Walzenkern (2) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass Stoffe (4) mit jeweils guter Wärmeleitfähigkeit dem Elastomermaterial beigemengt und in diesem homogen verteilt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass pulverförmige Stoffe (4) verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass faden- bzw. faserförmige Stoffe (4) mit Längen zwischen 0,01 und 10 mm, vorzugsweise zwischen 0,05 und 2 mm, verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Stoff (4) Kupfer und/oder Aluminium und/oder Karbon verwendet wird.

5. Verfahren zur Herstellung eines Walzenbezuges, insbesondere einer Streichwalze einer Papier-Herstellungs- und/oder Veredelungsmaschine, wobei ein Bezug (3) aus einem an sich bekannten Elastomermaterial, insbesondere Gummi oder Polyurethan, auf einen zylindrischen Walzenkern (2) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass in den Bezug (3) Stoffe (4) mit jeweils guter Wärmeleitfähigkeit eingebracht werden, wobei die Stoffe (4) in Form von wenigstens einer Umfangs-Schicht (4a, 4b, 4c) und/oder Zonen (4d) diskret in den Elastomerbezug (3) eingebracht werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (4a, 4b, 4c) und/oder Zonen (4d) in einem radialen Abstand von 2 bis 10 mm, vorzugsweise 3 bis 7 mm, gemessen von der Außenfläche (5) des Bezuges (3), eingebracht werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (4a, 4b, 4c) und/oder Zonen (4d) in einer Dicke, bzw. Kantenlänge und/oder Durchmesser von 0,05 bis 3 mm, vorzugsweise 0,1 bis 1 mm, eingebracht werden.

8. Verfahren nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (4a, 4b, 4c) und/oder Zonen (4d) als Gitter (7), Wirrgelege (8), Gestrick (9) oder dergleichen in Form einer Matte oder einer perforierten Folie (10) eingebracht werden.

9. Verfahren nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Schicht (4a, 4b, 4c) und/oder Zonen (4d) eine hohe Konzentration an pulverförmigen Stoffen (4) und/oder faser- bzw. fadenförmigen Stoffen mit einer Fadenlänge zwischen 0,01 und 10 mm, vorzugsweise zwischen 0,05 und 2 mm und/oder einzelnen Stückchen des wärmeleitenden Stoffes von ähnlicher Länge und Breite oder Durchmesser verwendet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die Schicht (4a, 4b, 4c) und/oder die Zonen (4d) Kupfer und/oder Aluminium und/oder Karbon verwendet wird.

11. Streichwalze (1) einer Papier-Herstellungs- und/oder -Veredelungs-Maschine mit einem zylindrischen Walzenkern (2), auf dem ein Bezug (3) aus einem Elastomermaterial aufgebracht ist, wobei der Elastomerbezug (3) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 homogen verteilte Stoffe (4) von hoher Wärmeleitfähigkeit enthält.

12. Streichwalze (1) einer Papier-Herstellungs- und/oder -Veredelungs-Maschine mit einem zylindrischen Walzenkern (2), auf dem ein Bezug (3) aus einem Elastomermaterial aufgebracht ist, wobei der Elastomerbezug (3) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 11, um wenigstens eine diskrete Schicht (4a, ab, 4c) und/oder Zonen (4d), bestehend aus Stoffen (4) von hoher Wärmeleitfähigkeit, ergänzt ist.