DE102011003853A1

DE102011003853A1 - Roll cover for calendar of paper-making machine to e.g. form soft nips in calendar region to produce fibrous web e.g. paper, has cover layer made of composite material with polymer matrix as bonding agents and certain elasticity

Info

Publication number: DE102011003853A1
Application number: DE201110003853
Authority: DE
Inventors: Alexander Etschmaier; Dr. Mayr Wolfgang Peter; Dr. Zimmermann Lothar; Dr. Grohmann Franz
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2011-02-09
Filing date: 2011-02-09
Publication date: 2012-08-09

Abstract

The cover (52) has a cover layer (56) firmly connected with a lateral area of the cover and surrounding another cover layer (55). The latter cover layer is made of a composite material with a polymer matrix as bonding agents and an elasticity in a range of 3500 to 70000 mega Pascal. The former cover layer is made of metallic composite material with purely metallic material or hard materials. The composite material comprises aramid fiber, carbon fiber and/or glass fiber. Thickness of the former cover layer is in a range of 25 to 120 micrometer.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Walzenbezüge, die zur Glättung einer Faserstoffbahnoberfläche ausgebildet sind. Die vorliegende Erfindung bezieht sich dabei im Besonderen auf Walzenbezüge, die zur Ausbildung eines Weichnips im Kalanderbereich einer Maschine zur Herstellung von Faserstoffbahnen, wie beispielsweise Papieren, Kartonen, Vliesstoffen oder dergleichen, geeignet sind.The present invention relates to roll covers formed to smooth a fibrous web surface. In particular, the present invention relates to roll covers suitable for forming a soft nip in the calender area of a machine for producing fibrous webs such as papers, cardboards, nonwovens or the like.

Das Erzeugen von Glätte und Glanz an der Oberfläche einer Papierbahn erfolgt in der Kalandersektion einer Papiermaschine. In der Kalandersektion wird die Papierbahn unter hohem Druck und in der Regel auch bei hohen Temperaturen über sogenannte Kalanderwalzen geführt, deren Oberfläche nicht nur äußerst hart, sondern auch mit einer der zu erzielenden Papieroberfläche entsprechenden geringen Rauheit ausgeführt ist. Der Druck wird mit einer Gegenwalze erzeugt, die die Papierbahn gegen die zur Glättung der Papieroberfläche ausgebildete Kalanderwalze drückt. Der Bereich an dem die Papierbahn an den beiden gegeneinander drückenden Walzen anliegt wird in der Fachsprache als Nip bezeichnet.The generation of smoothness and gloss on the surface of a paper web takes place in the calender section of a paper machine. In the calender section, the paper web is guided under high pressure and usually also at high temperatures via so-called calender rolls, the surface of which is not only extremely hard but also has a low roughness corresponding to the paper surface to be achieved. The pressure is generated with a counter-roller which presses the paper web against the calender roll formed to smooth the paper surface. The area where the paper web rests against the two mutually pressing rollers is referred to in the jargon as nip.

Der Walzenbezug der Gegenwalze ist vorzugsweise elastisch, so dass sich im Gegenwalzenbezug eine die harte Kalanderwalze teilweise umschließende Mulde ausbildet. Damit liegt die durch die beiden Walzen geführte Papierbahn flächig an der Oberfläche der harten Kalanderwalze an, wodurch eine gleichmäßige Glättung bzw. Satinage der die harte Kalanderwalze passierenden Papierbahnoberfläche erzielt wird. Der sich zwischen einer harten Kalanderwalze und einer Gegenwalze mit elastischem Walzenbezug ausbildende Nip wird als Softnip bzw. Weichnip bezeichnet.The roll cover of the counter roll is preferably elastic, so that forms a hard calender roll partially enclosing trough in the counter roll cover. Thus, the guided through the two rolls of paper web lies flat against the surface of the hard calender roll, whereby a smooth smoothing or calendering of the hard calender roll passing paper web surface is achieved. The nip formed between a hard calender roll and a counter roll with an elastic roll cover is called a soft nip.

Bei einem Softnip wird nur die zur harten Kalanderwalze weisende Oberfläche der Papierbahn geglättet bzw. satiniert. Aufgrund des Kontakts der Walzenbezugsoberfläche mit der rauen Seite der Papierbahn und der fortlaufenden plastischen Verformung im Nipbereich ist der Gegenwalzenbezug einer hohen mechanischen Beanspruchung ausgesetzt. Um den daraus resultierenden Verschleiß gering zu halten, wird die mechanische Beständigkeit und Abriebfestigkeit der Funktionsschicht des Gegenwalzenbezugs durch Beimengen von Füllstoffen und bzw. oder Fasern verbessert. Unter Funktionsschicht bzw. Funktionsschichten werden die Schicht bzw. Schichten einer Walze verstanden, die für die Ausbildung des Nips und die Oberflächeneigenschaften der Walze im Nipbereich vornehmlich verantwortlich sind. Mit Füllstoffen und/oder Fasern versehene Polymerwerkstoffe werden als Compositschichten bezeichnet. Bei Verwendung einer Compositschicht zur Ausbildung der äußeren Funktionsschicht ist die Oberflächenrauheit der Walzenbezugsoberfläche jedoch zu groß, um an der zu dieser Oberfläche weisenden Seite der Papierbahn eine nennenswerte Glättung zu erzielen.In a soft nip, only the surface of the paper web facing the hard calender roll is smoothed or calendered. Due to the contact of the roll reference surface with the rough side of the paper web and the continuous plastic deformation in the nip region, the counter roll cover is exposed to a high mechanical stress. In order to minimize the resulting wear, the mechanical resistance and abrasion resistance of the functional layer of the mating roll cover is improved by adding fillers and / or fibers. Functional layers or functional layers are understood to be the layer or layers of a roller which are primarily responsible for the formation of the nip and the surface properties of the roller in the nip area. Polymer materials provided with fillers and / or fibers are referred to as composite layers. When using a composite layer for forming the outer functional layer, however, the surface roughness of the roll reference surface is too large to achieve significant smoothing on the side of the paper web facing this surface.

Die Kalandersektion einer Papierherstellungsanlage weist daher in der Regel zwei Abschnitte auf, wobei der erste Abschnitt zur Glättung einer ersten der beiden Papierbahnoberflächen und der zweite Abschnitt zur Glättung der jeweils anderen, d. h. zweiten Papierbahnoberfläche ausgebildet ist. Im zweiten Abschnitt der Kalandersektion drückt der Bezug der Gegenwalze gegen die zuvor im ersten Abschnitt geglättete Seite der Papierbahn. Um die Oberflächenqualität dieser schon geglätteten Papierbahnseite nicht zu beeinträchtigen, ist der Walzenbezug einer in diesem Abschnitt der Kalandersektion verwendeten Gegenwalze auf möglichst homogene und glatte Oberflächeneigenschaften optimiert. Hierzu wird die Funktionsschicht des Bezugs vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial mit isotropen Eigenschaften hergestellt, d. h. in der Regel ohne Beimengung von Füll- und Faserstoffen bzw. mit Beimengung geringerer Mengen und/oder feinerer Füll- bzw. Faserstoffe.The calender section of a papermaking machine therefore typically has two sections, with the first section for smoothing a first of the two paper web surfaces and the second section for smoothing the other, ie. H. second paper web surface is formed. In the second section of the calender section presses the reference of the counter roll against the previously smoothed in the first section side of the paper web. In order not to impair the surface quality of this already smoothed paper web page, the roll cover of a counter roll used in this section of the calender section is optimized for the most homogeneous and smooth surface properties possible. For this purpose, the functional layer of the cover is preferably made of a plastic material having isotropic properties, i. H. usually without admixture of fillers and fibers or with admixture of lesser amounts and / or finer fillers or fibers.

Die fehlende bzw. geringere Füllstoffmenge wirkt sich jedoch negativ auf die mechanische Beständigkeit der Bezüge und insbesondere deren Abriebfestigkeit aus. Ferner sind diese Walzenbezüge empfindlich gegenüber Rissbildungen infolge lokaler Überlastungen, wie sie z. B. von Ablagerungen auf der Walzenoberfläche oder Randüberlastungen verursacht werden. Aufgrund der geringen Füllstoffmenge tendieren entstehende Risse ferner dazu, sich in alle Richtungen auszubreiten. Außerdem führt eine lokale Schädigung der Bezugsoberfläche zu einer lokalen Temperaturerhöhung an der Schadensstelle, die den Schaden weiter verstärkt und schließlich zu einem Abplatzen von Bezugsmaterial führt.However, the missing or smaller amount of filler has a negative effect on the mechanical resistance of the covers and in particular their abrasion resistance. Furthermore, these roller covers are sensitive to cracking due to local overloads, as z. B. caused by deposits on the roll surface or edge overloads. Due to the small amount of filler, resulting cracks also tend to spread in all directions. In addition, local damage to the datum surface leads to a local increase in temperature at the point of damage, which further increases the damage and eventually leads to spalling of cover material.

Das bisher in Bezug auf die Herstellung geglätteter Papierbahnen Ausgeführte gilt in gleichem Umfang für die Herstellung anderer Faserstoffbahnen, wie z. B. Kartone, Vliesstoffe oder dergleichen.The previously executed in relation to the production of smoothed paper webs applies to the same extent for the production of other fibrous webs, such as. As cartons, nonwovens or the like.

Ausgehend von dem Dargelegten ist es daher wünschenswert, einen elastischen Walzenbezug für Kalanderwalzen anzugeben, der eine glatte Oberfläche mit hoher mechanischer Beständigkeit und Abriebfestigkeit verbindet.On the basis of the above, it is therefore desirable to provide an elastic roll cover for calender rolls, which combines a smooth surface with high mechanical resistance and abrasion resistance.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Walzenbezug für eine Kalanderwalze einer Papierherstellungsmaschine eine erste Bezugslage und eine die erste Bezugslage umgebende und mit deren Mantelfläche fest verbundene zweite Bezugslage. Die erste Bezugslage ist hierbei aus einem Verbundwerkstoff mit einer Polymermatrix als Bindemittel und einer Elastizität aus dem Bereich von 3500 MPa bis 70000 MPa gebildet, und die zweite Bezugslage aus einem rein metallischen Werkstoff oder einem Hartstoffe enthaltenden metallischen Verbundwerkstoff.According to one embodiment, the roll cover for a calender roll of a papermaking machine comprises a first reference layer and a second reference layer surrounding the first reference layer and fixedly connected to its lateral surface. The first reference layer here is a composite material with a polymer matrix as binder and an elasticity in the range of 3500 MPa formed to 70000 MPa, and the second reference layer of a purely metallic material or a hard material-containing metallic composite material.

Die Polymermatrix der ersten Bezugslage ist bei Ausführungsformen unter Epoxid, Phenolharzen, Polyurethan, Polyether und Polyetherketonen ausgewählt, wodurch sich die Eigenschaften des Verbundwerkstoffs in einem großen Bereich einstellen lassen. Der Verbundwerkstoff weist bei Ausführungsformen vorzugsweise einen Faseranteil von maximal 15 Volumenprozent (im Folgenden: Vol.-%) auf. Aufgrund des günstigen thermischen Ausdehnungsverhaltens von Aramidfasern, Kohlenstofffasern und Glasfasern, werden diese Fasern oder Kombinationen solcher Fasern vorzugsweise in den Verbundwerkstoffen bevorzugter Ausführungsformen verwendet. Bei weiteren Ausführungsformen weist der Verbundwerkstoff vorzugsweise Füllstoffe mit einem Anteil aus dem Bereich von 2 bis 25 Vol.-% auf, wobei die Füllstoffe bedarfsweise unter Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Titandioxid, Siliciumcarbid, Titancarbid und Kreide ausgewählt sind.The polymer matrix of the first reference layer is selected in embodiments among epoxy, phenolic resins, polyurethane, polyether and polyether ketones, whereby the properties of the composite can be adjusted in a wide range. The composite in embodiments preferably has a fiber content of at most 15% by volume (hereinafter:% by volume). Due to the favorable thermal expansion behavior of aramid fibers, carbon fibers and glass fibers, these fibers or combinations of such fibers are preferably used in the composites of preferred embodiments. In further embodiments, the composite preferably comprises fillers in a proportion in the range of 2 to 25% by volume, the fillers optionally being selected from alumina, silica, titania, silicon carbide, titanium carbide and chalk.

Der Werkstoff der zweiten Bezugslage besteht bei Ausführungsformen aus einem metallischen Spritzwerkstoff, der vorzugsweise von einem Hartmetall oder einer Legierung auf Basis von Eisen, Kobalt, Kupfer und bzw. oder Nickel gebildet ist. Entsprechende Spritzschichten ermöglichen den Aufbau einer zweiten Bezugslage, die ohne plastische Verformung oder Abplatzungen den Verformungen der ersten Bezugslage im Nipbereich folgt. Um zweite Bezugslagen mit größeren Härten zu erzielen, kann der Spritzwerkstoff bei weiteren Ausführungsformen auch von einem Cermet gebildet sein. Mit dem Begriff ”Cermet” werden Verbundwerkstoffe aus keramischen Werkstoffen in einer als Bindemittel fungierenden metallischen Matrix verstanden. Als keramische Werkstoffe finden für die Ausbildung der äußeren zweiten Bezugslage vorzugsweise Carbide, Nitride oder Boride der 4., 5. und 6. Hauptgruppe bzw. Gemischen hiervon Verwendung. Der Anteil der Hartstoffkörner ist bei Ausführungsformen bedarfsweise aus einem Bereich von 0,5 bis 95 Gew.-% gewählt. Die zweite Bezugslage weist bei bevorzugten Ausführungsformen eine Dicke auf, die aus dem Bereich von 5 bis 245 μm und vorzugsweise aus dem Bereich von 25 bis 120 μm gewählt ist.In embodiments, the material of the second reference layer consists of a metallic spray material, which is preferably formed by a hard metal or an alloy based on iron, cobalt, copper and / or nickel. Corresponding sprayed layers make it possible to build up a second reference layer, which follows the deformations of the first reference layer in the nip area without plastic deformation or flaking. In order to achieve second reference layers with greater hardnesses, the spray material may also be formed by a cermet in further embodiments. The term "cermet" is understood as meaning composites made of ceramic materials in a metallic matrix acting as a binder. Carbides, nitrides or borides of the 4th, 5th and 6th main group or mixtures thereof are preferably used as ceramic materials for the formation of the outer second reference layer. The proportion of hard material grains is selected in embodiments, if necessary, from a range of 0.5 to 95 wt .-%. The second reference layer, in preferred embodiments, has a thickness selected from the range of 5 to 245 μm, and preferably from the range of 25 to 120 μm.

Zur Reduzierung der in einem Kalander für die Glättung der Papieroberflächen erforderlichen Anzahl an Nips, betrifft eine Ausführungsform einen Kalander mit wenigstens zwei zur Ausbildung eines Nips zusammenwirkenden Walzen, von denen zumindest eine einen wie oben angegebenen Walzenbezug aufweist.In order to reduce the number of nips required in a calender for the smoothing of paper surfaces, one embodiment relates to a calender having at least two rollers cooperating to form a nip, at least one of which has a roll cover as indicated above.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen sowie den Figuren. Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen der beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern durch den Umfang der beiliegenden Patentansprüche bestimmt ist. Insbesondere können unterschiedliche erfindungsgemäße Ausführungsformen eine unterschiedliche Anzahl und eine unterschiedliche Kombination von Merkmalen aufweisen und sich auch von den untenstehend angeführten Beispielen unterscheiden. Bei der nachfolgenden Erläuterung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung wird auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen, von denenFurther features of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments in conjunction with the claims and the figures. It should be noted that the invention is not limited to the embodiments of the described embodiments, but is determined by the scope of the appended claims. In particular, different embodiments of the invention may have a different number and a different combination of features and also differ from the examples given below. In the following explanation of some embodiments of the invention reference is made to the accompanying figures, of which

1 eine schematische Darstellung einer Kalandersektion für eine Papiermaschine in einer Seitenansicht zeigt und 1 a schematic representation of a calender section for a paper machine in a side view shows and

2 den Aufbau einer elastischen Kalanderwalze in einem schematischen Teilquerschnitt durch den Oberflächenbereich der Walze veranschaulicht. 2 illustrates the construction of an elastic calender roll in a schematic partial cross section through the surface region of the roll.

Im Folgenden wird die Erfindung im Kontext der Herstellung von Papierbahnen beschrieben. Wie bereits zuvor erwähnt, ist die Erfindung jedoch nicht auf einen Einsatz in der Papierherstellung beschränkt, sondern bezieht sich auf die Herstellung von Faserstoffbahnen im Allgemeinen.In the following, the invention will be described in the context of the production of paper webs. However, as previously mentioned, the invention is not limited to use in papermaking, but rather refers to the production of fibrous webs in general.

1 veranschaulicht einen Multinipkalander 100 zur Glättung von Papierbahnoberflächen gegen Ende eines Papierherstellungsprozesses. Der Kalander 100 weist zwei Abschnitte 101 und 102 auf, die im dargestellten Beispiel übereinander angeordnet sind. Im ersten, in der Darstellung oben gelegenen Abschnitt 101 wird die erste Oberfläche 11 der Papierbahn 10 geglättet, im zweiten, in der Darstellung unten gelegenen Abschnitt 102 wird die zweite Oberfläche 12 der Papierbahn 10 geglättet. Die zu glättende Oberfläche bzw. Seite einer Papierbahn 10 liegt beim Durchgang durch einen zwischen einer Kalanderwalze 20 und einer Gegenwalze 30 gebildeten Weichnip jeweils an der Oberfläche der Kalanderwalze 20 an. 1 illustrates a multinip calender 100 for smoothing paper web surfaces toward the end of a papermaking process. The calender 100 has two sections 101 and 102 on, which are arranged one above the other in the example shown. In the first section, located at the top 101 becomes the first surface 11 the paper web 10 smoothed, in the second, in the presentation below section 102 becomes the second surface 12 the paper web 10 smoothed. The surface or side of a paper web to be smoothed 10 lies on the passage through one between a calender roll 20 and a counter roll 30 formed Weichnip each at the surface of the calender roll 20 at.

Herkömmliche weiche Gegenwalzen weisen üblicherweise einen Walzenbezug auf, bei dem auf eine in der Fachsprache als Baselayer bezeichnete Grundschicht eine in der Fachsprache auch als Toplayer bezeichnete Funktionsschicht mit einem E-Modul von etwa 3500 bis etwa 7000 MPa aufgebracht ist. Der Bezug herkömmliche Kalanderwalzen wird üblicherweise von einem Hartstoffe enthaltenden metallischen Verbundwerkstoff gebildet, wobei das Verhältnis von Hartstoffen zu Metalllegierung typischer im Bereich von 85:15 angesiedelt ist. Die Oberflächenrauheit der verwendeten Kalanderwalzenbezüge und die Ausformung der Nipbereiche zwischen den jeweiligen Kalanderwalzen und. Gegenwalzen sind für die erzielte Papierglättung von entscheidender Bedeutung.Conventional soft mating rolls usually have a roll cover, which is applied to a designated in the jargon as a base layer base layer in the technical language referred to as a top layer functional layer with an E-modulus of about 3500 to about 7000 MPa. Conventional calender roll covers are typically formed from a metallic composite containing hard materials, with the ratio of hard to metal alloy typically being in the range of 85:15. The surface roughness of the used Calender roll covers and the formation of the nip areas between the respective calender rolls and. Counter rolls are crucial for the achieved paper smoothing.

Im ersten Abschnitt 101 der Kalandersektion 100 einer (in den Figuren nicht gezeigten) Papiermaschine wird immer dieselbe Seite 11 der Papierbahn 10 über die äußeren Mantelflächen der Kalanderwalzen 20 geführt und hierüber geglättet. Unter Mantelfläche wird in dieser Anmeldung in Übereinstimmung mit dem allgemein üblichen technischen Sprachgebrauch die Oberfläche eines Volumens bezeichnet, das durch Rotation eines Graphen einer Funktion um eine Achse entsteht, wobei die Stirnflächen nicht zur Mantelfläche zu zählen sind. Das Umlenken der Papierbahn 10 erfolgt mithilfe von Umlenkwalzen bzw. -rollen 40, die auch zur Führung der Papierbahn beim Eintritt in die Kalandersektion sowie beim Austritt aus der Kalandersektion verwendet werden.In the first part 101 the calender section 100 a paper machine (not shown in the figures) always becomes the same page 11 the paper web 10 over the outer lateral surfaces of the calender rolls 20 guided and smoothed over this. Under lateral surface in this application, in accordance with the common technical language use, the surface of a volume, which results from rotation of a graph of a function about an axis, wherein the end faces are not counted to the lateral surface. The deflection of the paper web 10 carried out by means of deflection rollers or rollers 40 also used to guide the paper web as it enters the calender section and exits the calender section.

Um die zweite Seite 12 der beiden Papierbahnoberflächen im zweiten Kalanderabschnitt 102 glätten zu können, wird die Papierbahn 10 zwischen den beiden Kalanderabschnitten 101 und 102 durch einen von zwei elastischen Walzen gebildeten Wechselnip geführt, damit in den nachfolgenden Weichnips dann die zweite Papierbahnoberfläche 12 über die äußeren Mantelflächen der Kalanderwalzen geführt wird. Die Gegenwalzen 30 drücken in diesem zweiten Kalanderabschnitt 102 nun gegen die zuvor geglättete Seite 11 der Papierbahn 10. Damit die zuvor geglättete Papierbahnseite 11 hierdurch nicht wieder angeraut wird, muss die Oberfläche der Gegenwalze mit einer glatten und homogenen Oberfläche ausgestattet sein. Denn raue wie auch inhomogene Walzenoberflächen führen zu kleinflächigen Druckänderungen im Nipbereich, die auf der bereits geglätteten Papieroberfläche 11 ein unerwünschtes Prägemuster hinterlassen.To the second page 12 the two paper web surfaces in the second calender section 102 smoothing becomes the paper web 10 between the two calender sections 101 and 102 passed through an alternating nip formed by two elastic rollers, so that in the subsequent soft nip then the second paper web surface 12 is guided over the outer surfaces of the calender rolls. The counter-rolls 30 Press in this second calender section 102 now against the previously smoothed page 11 the paper web 10 , So the previously smoothed paper web page 11 This does not roughen again, the surface of the backing roll must be equipped with a smooth and homogeneous surface. Because rough as well as inhomogeneous roll surfaces lead to small-scale pressure changes in the nip area, which on the already smoothed paper surface 11 leave an unwanted embossed pattern.

2 veranschaulicht den Aufbau einer elastischen Kalanderwalze 50, die die Funktion einer Gegenwalze mit der einer Kalanderwalze kombiniert. Eine solche elastische Kalanderwalze ermöglicht die Ausformung eines flächigen Weichnips und trägt gleichzeitig zur Glättung bzw. weiteren Glättung einer an ihr entlang geführten Papierbahnoberfläche bei. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Teil des Umfangs einer Kalanderwalze 50. 2 illustrates the construction of a resilient calender roll 50 which combines the function of a counter roll with that of a calender roll. Such an elastic calender roll allows the formation of a planar soft nip and at the same time contributes to the smoothing or further smoothing of a paper web surface guided along it. 2 shows a schematic cross section through part of the circumference of a calender roll 50 ,

Die Kalanderwalze 50 umfasst einen Walzenkern 51, auf dessen Mantelfläche ein elastischer Walzenbezug 52 aufgebracht ist. Der Walzenkern wird üblicherweise von einem um die Drehachse der Kalanderwalze rotationssymmetrisch ausgebildeten Hohlkörper gebildet, der zur Verbesserung des Glättungsergebnisses beheizt werden kann. Häufig wird zur Ausbildung des Walzenkerns 51 Gusseisen verwendet. Der Walzenbezug 52 weist eine Grundschicht 53 und eine darauf angeordnete Funktionsschicht 54 auf. Die Grundschicht 53 stellt eine dynamisch feste Verbindung zwischen dem Walzenkern 51 und der Funktionsschicht 54 her. Sie besteht im Wesentlichen aus einer mit Füllstoffen versehenen faserverstärkten Harzimprägnierung, die auf den Walzenkern gewickelt, ausgehärtet und anschließend in Form geschliffen wird. Gewöhnlich wird zur Fertigung der Grundschicht 53 Glasfasergewebe verwendet.The calender roll 50 includes a roller core 51 , on the lateral surface of an elastic roll cover 52 is applied. The roll core is usually formed by a rotationally symmetrical about the axis of rotation of the calender roll formed hollow body, which can be heated to improve the smoothing result. Often, the formation of the roll core 51 Used cast iron. The roll cover 52 has a base layer 53 and a functional layer disposed thereon 54 on. The base layer 53 provides a dynamically tight connection between the roll core 51 and the functional layer 54 ago. It consists essentially of a filled fiber-reinforced resin impregnation, which is wound on the roll core, cured and then ground in shape. Usually becomes the production of the base layer 53 Fiberglass fabric used.

Die Funktionsschicht 54 der in 2 veranschaulichten Ausführungsform weist zwei Lagen auf, eine innere erste Bezugslage 55 und eine äußere zweite Bezugslage 56. Die erste Bezugslage ist aus einem eine Polymermatrix aufweisenden Verbundwerkstoff gebildet. Der Verbundwerkstoff weist vorzugsweise Faserstoffe wie beispielsweise Aramidfasern, Glasfasern oder Kohlenstofffasern auf. Die Fasern können als in der Polymermatrix angeordnete Gelege von z. B. nichtgewebten Rovings oder Gewebe ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Fasergewebe bzw. Fasergelege schraubenförmig bzw. helikal um die Symmetrieachse der ersten Bezugslage 55 geführt. Material und Durchmesser der verwendeten Fasern haben wesentlichen Einfluss auf die Elastizität, mechanische Stabilität und thermische Leitfähigkeit der ersten Bezugslage 55. Insbesondere können Fasern verschiedener Materialien und Durchmesser kombiniert werden. Beispielsweise kann die thermische Leitfähigkeit des Verbundwerkstoffs durch die Verwendung von Kohlenstofffasern verbessert werden, während Aramidfasern dem Verbundwerkstoff eine hohe mechanische Beständigkeit verleihen. Bei Verwendung von Fasergeweben und -gelegen kann über die Ganghöhe der schraubenförmigen bzw. helikalen Wicklung zudem eine anisotrope Elastizität der ersten Bezugslage geschaffen werden, bei der die Elastizität in Umfangsrichtung größer als in Richtung längs zur Symmetrieachse des Walzenbezugs ist. Zusätzlich oder abweichend hiervon kann das Verbundmaterial der ersten Bezugslage ferner Kurzfasern aufweisen, die ungeordnet in der Polymermatrix eingebettet sind. Der Faseranteil des Verbundwerkstoffs kann zwischen 1 und 70 Vol.-% betragen, wobei der Faseranteil der ersten Bezugslage entlang deren radialer Richtung variieren kann.The functional layer 54 the in 2 illustrated embodiment has two layers, an inner first reference layer 55 and an outer second reference layer 56 , The first reference layer is formed from a composite material comprising a polymer matrix. The composite preferably comprises fibers such as aramid fibers, glass fibers or carbon fibers. The fibers may be used as a laid in the polymer matrix scrim of z. B. non-woven rovings or tissue may be formed. In a preferred embodiment, the fiber webs or fiber webs are helical or helical about the axis of symmetry of the first reference layer 55 guided. The material and diameter of the fibers used have a significant influence on the elasticity, mechanical stability and thermal conductivity of the first reference layer 55 , In particular, fibers of different materials and diameters can be combined. For example, the thermal conductivity of the composite can be improved by the use of carbon fibers, while aramid fibers provide the composite with high mechanical resistance. In addition, when using fibrous fabrics and plies, anisotropic elasticity of the first reference ply can be provided through the pitch of the helical coil in which the elasticity in the circumferential direction is greater than in the direction along the axis of symmetry of the roll cover. In addition or deviating from this, the composite material of the first reference layer may further comprise short fibers that are randomly embedded in the polymer matrix. The fiber content of the composite material can be between 1 and 70% by volume, wherein the fiber content of the first reference layer can vary along its radial direction.

Elastizität und mechanische Beständigkeit der ersten Bezugslage können ferner auch durch Einbetten von Füllstoffen in die Polymermatrix verbessert werden. Als Füllstoffe können Oxide, Carbide, Nitride oder Boride wie beispielsweise Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Titandioxid, Siliciumcarbid, Titancarbid oder Kreide verwendet werden, wobei vorzugsweise feine Füllstoffe mit Abmessungen im Bereich von etwa 20 nm bis circa 12 μm, beispielsweise auf Basis von Siliciumoxid und/oder Titanoxid eingebettet werden. Der Anteil der Füllstoffe beträgt in der Regel ungefähr zwischen 2 und 35 Volumenprozent. Auch der Füllstoffanteil kann bei Ausführungsformen der ersten Bezugslage entlang deren radialer Richtung variieren.Elasticity and mechanical resistance of the first reference layer can also be improved by embedding fillers in the polymer matrix. As fillers, oxides, carbides, nitrides or borides such as silica, alumina, titania, silicon carbide, titanium carbide or chalk can be used, preferably fine fillers with dimensions in the range of about 20 nm to about 12 microns, for example based on silica and / or titanium oxide. The proportion of fillers is in the Usually between 2 and 35 volume percent. The filler content may also vary along its radial direction in embodiments of the first reference layer.

Bevorzugte Ausführungsformen der ersten Bezugslage weisen sowohl Faserstoffe als auch Füllstoffe auf, die in einer als Bindemittel fungierenden Polymermatrix eingebettet sind. Während Material, Art und Menge der Faser- und Füllstoffe im Volumen der ersten Bezugslage entsprechend den zu erzielenden Elastizitäts- und Festigkeitswerten ausgewählt sind, können Material, Art und Menge der Faser- und Füllstoffe am Grenzbereich zur zweiten Bezugslage davon abweichend im Hinblick auf eine Optimierung der Haftung des die zweite Bezugslage bildenden Spritzwerkstoffs gewählt sein. So wird z. B. ein Faseranteil von 5 bis 20 Vol.-%, und insbesondere bei einem Faseranteil von 8 bis 15 Vol.-% eine wirksame Verklammerung zwischen der äußeren zweiten Bezugslage 56 und der inneren ersten Bezugslage 55 erzielt. Auch ein Füllstoffanteil von etwa 10 bis 25 Vol.-% wirk sich positive auf die Haftung des Werkstoffs der äußeren Bezugslage 56 auf die innere Bezugslage 55 aus.Preferred embodiments of the first reference layer comprise both fibrous materials and fillers which are embedded in a polymer matrix functioning as a binder. While the material, type and amount of the fibers and fillers in the volume of the first reference layer are selected according to the elasticity and strength values to be obtained, the material, type and amount of the fibers and fillers at the boundary to the second reference layer may differ therefrom with a view to optimization the adhesion of the second reference layer forming spray material to be selected. So z. As a fiber content of 5 to 20 vol .-%, and in particular at a fiber content of 8 to 15 vol .-% effective clamping between the outer second reference position 56 and the inner first reference position 55 achieved. Also, a filler content of about 10 to 25 vol .-% have a positive effect on the adhesion of the material of the outer reference layer 56 on the inner reference position 55 out.

Für die Polymermatrix des Verbundwerkstoffs eignen sich insbesondere Polymere wie beispielsweise Epoxidharze, Phenolharze, Polyurethane, Polyether und Polyetheretherketone.Polymers such as, for example, epoxy resins, phenolic resins, polyurethanes, polyethers and polyetheretherketones are particularly suitable for the polymer matrix of the composite material.

Zur Herstellung der ersten Bezugslage 55 kann ein beispielsweise Kohlenstoff- und/oder Aramidfasern aufweisendes Faserbündel mit einem wie oben bezeichneten Polymer, z. B. einem Harz bzw. einer Harzmischung, dem wie zuvor erläuterte Füllstoffe beigemengt sein können, getränkt und anschließend um den Baselayer 53 gewickelt werden. Die Wickelrichtungen unterschiedlicher Wicklungen können dabei entgegengesetzt zueinander sein, wobei sich die einzelnen Wicklungen auch in ihren jeweiligen Ganghöhen unterscheiden können. Im Anschluss daran wird das Polymer mittels Wärmezufuhr und/oder Strahlungseinwirkung ausgehärtet. Werden zur Ausbildung der ersten Bezugslage 55 oder einer Teilschicht der ersten Bezugslage keine Fasergelege oder -gewebe verwendet, so kann das die Faser- und eventuell Füllstoffe enthaltende Polymer auch mit einem bekannten Gießverfahren aufgebracht werden. Um eine für die Belastungen im Nipbereich ausreichende mechanische Stabilität zu erhalten und insbesondere das Auftreten und Ausbreiten von Rissen im Bezug zu vermeiden, weist der Verbundwerkstoff der ersten Bezugslage vorzugsweise einen Fasergehalt von wenigstens 5 Volumenprozent auf.For the production of the first reference position 55 For example, a fiber bundle having carbon and / or aramid fibers may be coated with a polymer as described above, e.g. B. a resin or a resin mixture, which may be added as explained above fillers, soaked and then to the baselayer 53 be wrapped. The winding directions of different windings may be opposite to each other, wherein the individual windings may also differ in their respective pitches. Subsequently, the polymer is cured by means of heat and / or radiation. Be the formation of the first reference position 55 or a partial layer of the first reference layer does not use fiber scrims or fabrics, the polymer containing the fiber and possibly fillers can also be applied by a known casting process. In order to obtain a mechanical stability sufficient for the loads in the nip area, and in particular to avoid the occurrence and spreading of cracks in relation, the composite material of the first reference layer preferably has a fiber content of at least 5 percent by volume.

Die zweite Bezugslage 56 ist vorzugsweise aus einem Hartstoffe enthaltenden metallischen Verbundwerkstoff gebildet. Als metallisches Bindemittel des Verbundwerkstoffs eignen sich beispielsweise Legierungen auf der Basis von Nickel, Kobalt, Eisen oder Kupfer. Die zweite Bezugslage 56 kann sowohl als homogene Metallschicht, als auch zwei- oder mehrschichtig aufgebaut sein, so dass die zweite Bezugslage 56 an der Grenzfläche zur ersten Bezugslage 55 eine andere Materialzusammensetzung aufweist, als im Bereich der äußeren Oberfläche. Hierdurch kann die zweite Bezugslage mit einer sich in Richtung radial zum Bezug 52 verändernden Elastizität versehen werden. Bei einem zweischichtigen Aufbau kann beispielsweise eine dünne, sehr harte und abriebfeste äußere Nutzschicht auf eine elastische Trägerschicht aufgebracht sein, die eine gute Haftung auf dem Verbundmaterial der ersten Bezugslage besitzt, jedoch für sich genommen nicht die für den Papierglättungsprozess erforderlichen Eigenschaften aufweist. Da die Nutzschicht sehr dünn ausgeführt ist, führen die Verformungen des Walzenbezugs 52 im Nipbereich weder zum Abplatzen noch zu plastischen Deformationen der Nutzschicht; auch dann nicht, wenn die Nutzschicht eine im Vergleich zur Trägerschicht geringere Elastizität aufweist. Somit lässt sich eine hochelastische Walzenbezugsschicht mit einer sehr harten und abriebfesten Nutzoberfläche realisieren. Statt in einem zwei- oder mehrschichtigen Aufbau kann sich die Materialzusammensetzung der zweiten Bezugslage 56 auch graduell von innen nach außen verändern.The second reference position 56 is preferably formed from a hard material-containing metallic composite material. As a metallic binder of the composite, for example, alloys based on nickel, cobalt, iron or copper are suitable. The second reference position 56 can be constructed both as a homogeneous metal layer, as well as two or more layers, so that the second reference layer 56 at the interface to the first reference position 55 has a different material composition than in the region of the outer surface. This allows the second reference position with a radially towards the reference 52 be provided changing elasticity. For example, in a two-layered construction, a thin, very hard and abrasion-resistant outer wear layer may be applied to an elastic support layer which has good adhesion to the first reference layer composite material but in itself does not have the properties required for the paper smoothing process. Since the wear layer is made very thin, lead the deformations of the roll cover 52 in the nip area neither to chipping nor to plastic deformation of the wear layer; not even if the wear layer has a lower elasticity compared to the carrier layer. Thus, a highly elastic roll cover layer can be realized with a very hard and abrasion-resistant user surface. Instead of a two- or multi-layered structure, the material composition of the second reference layer 56 also change gradually from inside to outside.

Um der Aufgabe des Glättens der Papierbahnoberfläche gerecht zu werden, muss die zweite Bezugslage bzw. der äußere Bereich der zweiten Bezugslage eine hohe Härte aufweisen. Reicht die Härte des zur Ausbildung der zweiten Bezugslage verwendeten Materials nicht aus, so kann diese durch Einbetten von Hartstoffkörnern erhöht werden. Die in diesem Fall als Bindemittel für die Hartstoffkörner fungierende Metallmatrix bestimmt weiterhin die Elastizität der zweiten Bezugslage, während die Hartstoffkörner die Härte dieser Bezugslage wesentlich mitbestimmen. Durch das Einbetten von Hartstoffkörnern in eine Metallmatrix kann so eine harte und dennoch nicht spröde Bezugslage geschaffen werden.In order to meet the task of smoothing the paper web surface, the second reference layer or the outer region of the second reference layer must have a high hardness. If the hardness of the material used to form the second reference layer is insufficient, this can be increased by embedding hard-material grains. The metal matrix which in this case acts as a binder for the hard material grains furthermore determines the elasticity of the second reference layer, while the hard material grains substantially influence the hardness of this reference layer. By embedding hard material grains in a metal matrix, a hard, yet non-brittle reference layer can be created.

Als Hartstoffkörner werden vorzugsweise Carbide, Nitride und Boride sowie Gemische dieser Stoffe verwendet. Als Carbide eignen sich insbesondere Wolframcarbid (WC), Chromcarbid (Cr3C2), Vanadiumcarbid (VC), Tantalcarbid (TaC), Molybdäncarbid (MoC), Niobcarbid (NbC) sowie Titancarbid (TiC). Neben reinen Carbiden können auch Mischcarbide wie beispielsweise ((M1M2)C), ((M1CM2)C), ((M1M2M3)C) oder dergleichen mehr verwendet werden, wobei M1, M2 und M3 Elemente darstellen, die aus einer W, Cr, V, Ta, Ti, Mo, Nb und B umfassenden Gruppe ausgewählt sind. Zu den als Hartstoffe geeigneten metallischen Nitriden ist Titannitrid (TiN) zu zählen, wobei auch andere Nitride verwendet werden können. Außer Carbiden oder Nitriden können auch Hartstoffkörner aus Carbonitriden verwendet werden, wobei Carbonitride verschiedener Metalle gemischt sein können. Beispielsweise können Carbonitride nach den Formeln ((M1)(CN)), ((M1M2)(CN)) oder ((M1M2M3)C) gebildet sein, wobei M1, M2 und M3 jeweils ein Metall ausgewählt aus der Gruppe von V, Ta, Ti, Mo, Nb, W, oder B darstellen. Ferner eignen sich auch Titandiborid (TiB2) und keramische Metalloxide wie z. B. TiO2, Cr2O3 oder auch Al2O3 ebenso wie Silizide wie beispielsweise MoSi2 zur Herstellung der Hartstoffkörner. Der Anteil der Hartstoffkörner in der Metallmatrix beträgt vorzugsweise zwischen etwa 1 und 85 Volumenprozent.Carbide, nitrides and borides and mixtures of these substances are preferably used as hard material grains. Particularly suitable as carbides are tungsten carbide (WC), chromium carbide (Cr3C2), vanadium carbide (VC), tantalum carbide (TaC), molybdenum carbide (MoC), niobium carbide (NbC) and titanium carbide (TiC). In addition to pure carbides, it is also possible to use mixed carbides such as ((M1M2) C), ((M1CM2) C), ((M1M2M3) C) or the like, where M1, M2 and M3 represent elements which consist of a W, Cr, V, Ta, Ti, Mo, Nb and B are selected. Among the metallic nitrides suitable as hard materials is titanium nitride (TiN), although other nitrides can also be used. In addition to carbides or nitrides, hard grains of carbonitrides can also be used may be used, carbonitrides of different metals may be mixed. For example, carbonitrides can be formed according to the formulas ((M1) (CN)), ((M1M2) (CN)) or ((M1M2M3) C), where M1, M2 and M3 are each a metal selected from the group of V, Ta , Ti, Mo, Nb, W, or B represent. Furthermore, titanium diboride (TiB2) and ceramic metal oxides such as. As TiO2, Cr2O3 or Al2O3 as well as silicides such as MoSi2 for the production of hard material grains. The proportion of hard material grains in the metal matrix is preferably between about 1 and 85 percent by volume.

Das Aufbringen der Metallmatrix mit eventuell darin eingebetteten Hartstoffkörnern zur Ausbildung der zweiten Bezugslage 56 kann mithilfe eines Kaltgasspritzverfahrens erfolgen, das sich insbesondere durch seine geringe thermische Belastung des Substratmaterials, im vorliegenden Fall der ersten Bezugslage auszeichnet. Die Metallmatrix bzw. die Hartstoffkörner enthaltende Metallmatrix kann auch unter Verwendung anderer Beschichtungstechniken wie insbesondere Lichtbogendrahtspritzen, dem unter dem Akronym HVOF (High Velocity Oxygen Fuel Spraying) bekannten und als Hochgeschwindigkeitsflammspritzen bezeichneten Verfahren, dem unter dem Akronym HVAF (High Velocity Air Fuel Spraying) bekannten und als Hochgeschwindigkeits-Luft-Brennstoff-Flammspritzen bezeichneten Verfahren, Flammspritzen, Plasmaspritzen, Suspensionsflammspritzen oder Suspensionsplasmaspritzen aufgebracht werden. Der Spritzwerkstoff wird direkt auf die äußere Mantelfläche der ersten Bezugslage 55 aufgebracht.The application of the metal matrix with possibly embedded therein hard grains to form the second reference layer 56 can be done by means of a cold gas spraying process, which is characterized in particular by its low thermal load of the substrate material, in this case the first reference position. The metal matrix or metal matrix containing hard grains may also be known using other coating techniques, such as, in particular, wire-arc spraying, the method known by the acronym HVOF (High Velocity Oxygen Fuel Spraying) and high-speed flame spraying, known by the abbreviation HVAF (High Velocity Air Fuel Spraying) and high-speed air-fuel flame spraying, flame spraying, plasma spraying, suspension flame spraying or suspension plasma spraying. The spray material is applied directly to the outer surface of the first reference layer 55 applied.

Vor dem Aufspritzen des Spritzwerkstoffs wird die erste Bezugslage 55 z. B. durch Schleifen in die erforderliche Form gebracht, wobei hierzu auch die Ausbildung einer geeigneten Oberflächenrauheit gehört. Der Wert der Rauheit richtet sich in erster Linie nach der Dicke der zweiten Bezugslage 56. Vorzugsweise beträgt die Rauheit der Oberfläche der ersten Bezugslage 55. weniger als ein Drittel des aufgespritzten Bezugsmaterials. Wird beispielsweise eine Schicht mit einer Dicke von 10 μm aufgespritzt, so kann die Oberflächenrauheit der ersten Bezugslage 55 einen Wert von Ra = 3 μm aufweisen. Auch wenn bei einem nachfolgenden Schleifen des Bezugsmaterials etwa 5 μm abgetragen werden, weist die zweite Bezugslage 56 immer noch eine geschlossene Oberfläche auf. Bei dickeren Spritzschichten können natürlich größere Oberflächenrauheiten verwendet werden, um die Haftung der zweiten Bezugslage auf der ersten zu verbessern, wobei die Rauheit in der Regel jedoch nicht proportional zur Schichtdicke erhöht wird.Before spraying the spray material is the first reference position 55 z. B. brought by grinding in the required form, which also includes the formation of a suitable surface roughness. The value of the roughness depends primarily on the thickness of the second reference layer 56 , Preferably, the roughness of the surface of the first reference layer 55 , less than a third of the sprayed cover material. If, for example, a layer with a thickness of 10 μm is sprayed on, then the surface roughness of the first reference layer can 55 have a value of Ra = 3 microns. Even if approximately 5 μm are removed in a subsequent grinding of the cover material, the second reference layer points 56 still a closed surface on. Of course, with thicker sprayed coatings, larger surface roughnesses may be used to improve second layer adhesion to the first, but roughness is not usually increased in proportion to the layer thickness.

Um eine gute Haftung des Spritzmaterials auf dem Verbundmaterial der ersten Bezugslage zu erreichen, wird letztere vor dem Aufbringen des Spritzwerkstoffs vorzugsweise vorbehandelt. Beispielsweise kann die Oberfläche nach dem Formschleifen gestrahlt werden, wodurch teilweise Füllstoffe aus der Oberfläche der Polymermatrix gelöst und so Hohlräume in der Oberfläche geschaffen werden. Diese Hohlräume werden bei der nachfolgenden Spritzbeschichtung von dem beim Auftreffen noch schmelzflüssigen Spritzwerkstoff ausgefüllt und ermöglichen so einen Formschluss zwischen der ersten und der zweiten Bezugslage.In order to achieve a good adhesion of the spray material on the composite material of the first reference layer, the latter is preferably pretreated before the application of the spray material. For example, the surface may be blasted after the grinding of the mold, which partially dissolves fillers from the surface of the polymer matrix and thus creates cavities in the surface. These cavities are filled in the subsequent spray coating of the still molten spray material when hitting and thus enable a positive connection between the first and the second reference position.

Ferner kann die Polymermatrix an der Oberfläche der ersten Bezugslage durch eine geeignete Oberflächenbehandlungen wie z. B. das zuvor angeführte Strahlen stärker abgetragen werden als die darin eingebetteten Fasern. Die nach einer solchen Behandlung über die Polymermatrix hinausstehenden Fasern werden beim Auftragen des Spritzwerkstoffs umschlossen und tragen so weiter zu einer formschlüssigen Verbindung zwischen den beiden Bezugslagen bei. Zur Optimierung der faserbasierenden Formschlüsse sind der Polymermatrix zumindest im Oberflächenbereich der ersten Bezugslage Kurzfasern beigemengt. Da diese Fasern im Gegensatz zu Geweben oder Gelegen keine Vorzugsorientierung aufweisen, stehen somit an der Oberfläche der ersten Bezugsschicht eine große Menge an Fasern unterschiedlicher Orientierung zur Ausbildung von Formschlüssen zur Verfügung. Eine weitere Möglichkeit, die alternativ oder zusätzlich eingesetzt werden kann, besteht in der Verwendung von dreidimensionalen Geweben, bei denen die Fasern nicht nur flächig wie bei einer Leinwandbindung geführt sind, sondern ähnlich wie bei der Herstellung von Samtgeweben Flottungen bzw. Schlaufen bilden, die eventuell zum Erzielen eines Faserflors aufgeschnitten werden. Wird ein entsprechendes Gewebe im Oberflächenbereich der zweiten Bezugsschicht angeordnet, so erhält man nach der Vorbehandlung der Bezugslagenoberfläche eine definierte Dichte an freien Fasern oder Faserschlaufen zur effektiven Anbindung des Spritzwerkstoffs für die zweite Bezugslage 56.Furthermore, the polymer matrix may be attached to the surface of the first reference layer by suitable surface treatments such as, for. B. the above-mentioned rays are removed more than the fibers embedded therein. The fibers which protrude beyond the polymer matrix after such a treatment are enclosed during the application of the spray material and thus continue to contribute to a positive connection between the two reference layers. To optimize the fiber-based form-fitting short fibers are added to the polymer matrix at least in the surface region of the first reference layer. Since these fibers have no preferred orientation in contrast to woven or laid fabrics, a large amount of fibers of different orientation are thus available on the surface of the first covering layer for forming positive closures. Another possibility, which can be used alternatively or additionally, is the use of three-dimensional fabrics, in which the fibers are not only flat as in a plain weave, but similar to the production of velvet fabrics form floats or loops that eventually be cut open to achieve a batt. If a corresponding fabric is arranged in the surface region of the second cover layer, then, after the pretreatment of the cover layer surface, a defined density of free fibers or fiber loops for effective connection of the spray material for the second reference layer is obtained 56 ,

Bei Temperaturen im Bereich der Glasübergangstemperatur und darüber nimmt der Elastizitätsmodul von Polymeren so stark ab, dass die Polymere ein Elastomerverhalten aufweisen. Falls ein ausreichend großes Volumen des Polymers eine Temperatur um oder oberhalb der Glasübergangstemperatur aufweist, ist hierdurch ein Abprallen des Spritzwerkstoffs beim Aufbringen der zweiten Bezugslage 56 die Folge. Daher wird sichergestellt, dass sich der Verbundwerkstoff der ersten Bezugslage 55 während des Aufbringens des Spritzwerkstoffs nicht auf Temperaturen nahe oder gar oberhalb der Glasübergangstemperatur aufheizt. Dies kann durch Wahl eines geeigneten Spritzverfahrens, wie beispielsweise dem Kaltgasspritzverfahren, oder durch geeignetes Temperieren des Walzenbezugs während der Spritzbeschichtung erfolgen. Unter Temperieren ist hierbei jedoch nicht nur ein Kühlen zu verstehen, vielmehr ist es von Vorteil, den Walzenbezug geregelt auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur einzustellen, und so zu verhindern, dass der Energieeintrag bei der Spritzbeschichtung zu lokalen Veränderungen der Temperatur an der Oberfläche der ersten Bezugslage führt und thermische Ausdehnungen und Spannungen in dieser induziert, die sich nachteilig auf die Haftung der zweiten Bezugslage 56 auswirken können.At temperatures in the range of the glass transition temperature and above, the modulus of elasticity of polymers decreases so much that the polymers have an elastomeric behavior. If a sufficiently large volume of the polymer has a temperature around or above the glass transition temperature, this is a rebound of the spray material during application of the second reference layer 56 the episode. Therefore, it is ensured that the composite material of the first reference position 55 during the application of the spray material does not heat to temperatures near or even above the glass transition temperature. This can be done by choosing a suitable spraying method, such as the cold gas spraying method, or by suitable tempering of the roll cover during the spray coating. In this case, however, not only cooling is to be understood as tempering, but rather it is advantageous to adjust the roll cover to a temperature below the glass transition temperature in a controlled manner and to prevent the energy input in the spray coating from causing local changes in the temperature at the surface of the first Reference position leads and thermal expansions and stresses induced in this, which adversely affects the adhesion of the second reference position 56 can affect.

Die Dicke der aufgebrachten Spritzschicht kann je nach Anwendungsfall zwischen etwa 10 und etwa 250 μm variieren. Vorzugsweise beträgt die Spritzschichtdicke im Hinblick auf eine hohe Standzeit des Walzenbezugs etwa 50 bis 120 μm, so dass die Schicht dünn genug ist, um die wiederholte Verformung im Nipbereich über eine lange Zeitspanne schadlos zu überstehen, und dick genug ist, um nicht innerhalb kurzer Zeit abgenutzt zu werden.The thickness of the applied spray layer can vary between about 10 and about 250 microns, depending on the application. Preferably, the spray layer thickness is about 50 to 120 μm in view of a high durability of the roll cover, so that the layer is thin enough to survive the repeated deformation in the nip area over a long period of time, and thick enough not to be within a short time to be worn down.

Nach dem Aufbringen der Spritzschicht wird deren Oberfläche abschließend bearbeitet, um ihr die zur Glättung der Papierbahnoberfläche erforderliche Beschaffenheit zu verleihen. Der Abtrag bei dieser auch Finishing genannten Bearbeitung beträgt in der Regel etwa 5 μm. Je nach zu erzielender Papieroberflächeneigenschaft wie z. B. Glanz oder Volumen wird die Rauheit der Oberfläche der zweiten Bezugslage 56 hierbei typischerweise auf Werte zwischen Ra = 0,01 μm und Ra = 0,5 μm eingestellt. Für glatte Papiere beträgt die Rauheit vorzugsweise jedoch nicht mehr als etwa 0,4 μm.After application of the sprayed layer, its surface is finally finished to give it the texture needed to smooth the paper web surface. The removal in this processing also called finishing is usually about 5 microns. Depending on the achievable paper surface property such. Gloss or volume becomes the roughness of the surface of the second reference layer 56 typically set to values between Ra = 0.01 μm and Ra = 0.5 μm. However, for plain papers, the roughness is preferably not more than about 0.4 μm.

Eine wie oben ausführlich erläuterte elastische Kalanderwalze 50 vereint die Eigenschaften einer Gegenwalze 30 mit der einer üblichen harten Kalanderwalze 20. Bei Verwendung der elastischen Kalanderwalze 50 als Gegenwalze 30 wird auch die der Kalanderwalze 20 abgewandte Seite der Papierbahn geglättet, bzw. eine zuvor in der ersten Kalandersektion geglättete Papierbahnseite wird nicht wieder aufgeraut, sondern in ihrer Qualität erhalten oder gar verbessert.An elastic calender roll as explained in detail above 50 combines the properties of a counter roll 30 with a standard hard calender roll 20 , When using the elastic calender roll 50 as a counter roll 30 is also the calender roll 20 smoothed away side of the paper web, or a previously smoothed in the first calender section paper web page is not roughened again, but maintained in quality or even improved.

Die elastische Kalanderwalze 50 ermöglicht darüber hinaus die Ausbildung von Doppelweichnips, d. h. zwischen zwei zusammenwirkenden weichen Walzen ausgebildeten Nips. Da die Glättungseigenschaften eines Doppelweichnips aufgrund der größeren Nippbreite denen eines einfachen Weichnips überlegen sind, kann so die Anzahl der in einer Kalandersektion erforderlichen Nips reduziert werden.The elastic calender roll 50 also allows the formation of double soft nips, ie formed between two cooperating soft rolls nips. Since the smoothing properties of a double soft nip are superior to those of a simple nip due to the larger nip width, the number of nips required in a calender section can be reduced.

Claims

Roll cover for a calender roll ( 50 ) of a papermaking machine, wherein the roll cover ( 52 ) a first reference position ( 55 ) and a second reference layer surrounding the first reference layer and fixedly connected to its lateral surface ( 56 ), and wherein - the first reference position ( 55 ) is formed of a composite material with a polymer matrix as binder and an elasticity in the range of 3500 to 70,000 MPa, and - the second reference position ( 56 ) is formed from a purely metallic material or a metallic composite material containing hard materials.

A roll cover according to claim 1, wherein the material of the polymer matrix is selected from epoxide, phenolic resins, polyurethane, polyethers and polyether ketones.

Roll cover according to claim 1 or 2, wherein the composite material has a maximum fiber content of 15 vol.%.

Roll cover according to claim 3, wherein the composite material contains aramid fibers and / or carbon fibers and / or glass fibers.

A roll cover according to any one of claims 1 to 4, wherein the composite contains fillers in a proportion in the range of 2 to 25% by volume.

A roll cover according to claim 5, wherein the fillers are selected from alumina, silica, titania, silicon carbide, titanium carbide and chalk.

Roll cover according to one of claims 1 to 6, wherein the material is formed as a metallic spray material of a hard metal or an alloy based on iron, cobalt, copper and / or nickel.

A roll cover according to claim 7, wherein the spray material further comprises hard grains based on carbides, nitrides and borides of the 4th, 5th and 6th main group and mixtures thereof.

Roll cover according to claim 8, wherein the proportion of hard material grains in the spray material is selected in the range of 0.5 to 95 wt .-%.

Roll cover according to one of the preceding claims, wherein the thickness of the second reference layer ( 56 ) is selected from the range of 5 to 245 microns, and preferably from the range of 25 to 120 microns.

Calender with at least two rollers cooperating to form a nip ( 50 ), wherein at least one of the two cooperating rollers has a roll cover ( 52 ) according to one of claims 1 to 10.