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Die Erfindung betrifft ein Schleifbehandlungsverfahren von Gravurwalzen, die radial vom Gravurgrund vorstehende Plateauflächen aufweisen, bei dem die Gravurwalze um ihre Drehachse gedreht und die Plateauflächen der Gravurwalzen mittels eines Schleifwerkzeugs einem Schleifvorgang unterzogen werden.
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Gravurwalzen für das Thermobonding von Vliesen besitzen regelmäßig eine Oberfläche, die aus Kegel- oder Pyramidenstümpfen besteht, also aus dreidimensionalen Strukturen, deren Querschnitt sich in radialer Richtung der Walze betrachtet zum Gravurgrund vergrößert.
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Beim Thermobonding wird eine Vlieslage mit noch unverfestigten, thermoplastisches Material umfassenden Filamenten einem Walzenspalt zugeführt, welcher zwischen einer Gravurwalze und einer Gegenwalze mit glatter Oberfläche gebildet wird. Sowohl die Gravurwalze, als auch die Gegenwalze sind üblicherweise beheizt, wobei die Heizleistung der Gravurwalze so gewählt wird, dass der Kontakt der Plateauflächen mit den Filamenten zum Verschweißen derselben im Bereich der Anlage an den Plateauflächen führt.
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Damit die Filamente während des Verschweißprozesses nicht mit den Plateauflächen verkleben, was zu einer Zerstörung der Vlieslage oder sogar zu einem gefährlichen Walzenwickel führen würde, bei dem die Vlieslage von der Gravurwalze aufgewickelt und durch die rasche Umfangsvergrößerung des Walzenwickels der Walzenspalt blockiert wird, müssen die Plateauflächen eine möglichst glatte Oberfläche aufweisen. Gravurwalzen werden daher nach der Herstellung der Gravur als „Rohwalzen” einem Schleifprozess unterzogen.
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Hierzu werden die Rohwalzen regelmäßig beispielsweise an sich in ihrer Längsrichtung von dem gravierten Bereich anschließenden Walzenschultern drehbar gelagert und um ihre Drehachse drehangetrieben. Der Schleifvorgang erfolgt mit Hilfe eines Schleifwerkzeugs, welches parallel zur Drehachse längs über die Walze geführt wird, so dass sämtliche Plateauflächen der Gravur einer Schleifbehandlung unterzogen werden. Bei dem Schleifwerkzeug kann es sich um einen Schleifstein handeln, der selbst um eine parallel zur Drehachse der Gravurwalze verlaufende Rotationsachse rotiert.
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In vielen Fällen weist der Walzenkörper der Rohwalze aus dem Fertigungsprozess heraus eine Krümmung auf, die meist etwa in der Mitte zwischen den stirnseitigen Enden am größten ist. Der durch die Krümmung bedingte Rundlauffehler, der für den Thermobondingprozess als unerwünscht gilt, wird – wie in 1, die schematisch die Wirkung eines Schleifbehandlungsverfahrens nach dem Stand der Technik beschreibt, erkennbar ist – durch den Schleifvorgang zumindest im Wesentlichen beseitigt. Hierbei werden die Gravurstrukturen unterschiedlich weit abgeschliffen, so dass aufgrund ihres zum Gravurgrund hin vergrößernden Querschnitts sich Plateauflächen unterschiedlicher Flächengröße ergeben. Diese Plateauflächenunterschiede führen zu einem mit einer derartigen Gravurwalze durchgeführten Thermobondingverfahren verfestigten Vlies mit sich in Vorlaufrichtung der Vliesbahn periodisch ändernden Verfestigungspunktflächen, was zumindest zur Beeinträchtigung des von dieser Vliesbahn vermittelten optischen Eindrucks und sogar zur wesentlichen Verschlechterung von dessen Eigenschaften führen kann.
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Aus der
DE 699 12 162 T2 ist eine Schleifmaschine mit einer Schleifeinrichtung und mit einem dieser zugeordneten und mit dieser verschiebbaren Messsystem bekannt. Diese Schleifmaschine ist zum Schleifen einer Außenfläche einer Walze, beispielsweise einer Papiermaschinenwalze – insbesondere eines Papiertaschentuchzylinders oder Glättzylinders – vorgesehen.
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Die
JP 6328850 A offenbart ein Schleifverfahren, bei welchem ein Wellenkörper unter seiner Betriebstemperatur geschliffen wird, so dass während des späteren Betriebs sein Rundlauf verbessert und seine Durchbiegung beseitigt sind.
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Ein Verfahren zur Beseitigung des Rundlauffehlers einer peripher gebohrten, beheizten Walze unter Betriebstemperatur ist aus der
US 4,250,606 bekannt. Mittels eines in eine der peripheren Bohrungen eingesetzten Zugankers wird die Walze bei Raumtemperatur in dieselbe Krümmung versetzt, die bei Betriebstemperatur zuvor gemessen worden war. Bei Raumtemperatur wird die Walze dann zylindrisch geschliffen, so dass sie nach Entfernen des Zugankers bei Raumtemperatur eine Krümmung in ungekehrter Richtung wie zuvor bei Betriebstemperatur erhält. Nach anschließendem Aufheizen auf Betriebstemperatur weist die Walze dann keine wesentliche Durchbiegung auf.
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Die
EP 1 217 123 A1 betrifft eine Papierbearbeitungswalze, die während des Betriebs einer erhöhten Temperatur aussetzbar ist. Damit die Walze unter Produktionsbedingungen in der Maschinen eine für den Prozess optimale Form- bzw. Rundlaufgüte annimmt, weist die Walze eine warm bearbeitete Oberfläche auf. Sie ist beispielsweise warm geschliffen und/oder warm gewuchtet, oder das zuvor ermittelte Warmprofil der Walze wird nachträglich, nach Erkalten der Walze als Negativprofil auf die Walze kalt geschliffen übertragen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches zur Bereitstellung verbesserter Gravurwalzen für das Thermobonding geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 wiedergegebene Schleifbehandlungsverfahren gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Schleifbehandlungsverfahren wird das Schleifwerkzeug zumindest annähernd entlang der von der Einhüllenden der Plateauflächen gebildeten Mantelfläche der Gravurwalze geführt. Es wird also nicht mehr, wie im Stand der Technik, ein aufgrund einer Walzenkrümmung vorliegender Rundlauffehler „weggeschliffen”, sondern der Schleifvorgang erfolgt in einer Weise, bei welcher der Rundlauffehler zumindest im wesentlichen zugunsten einer über die gesamte Gravurwalze konstanten Plateauflächengröße toleriert wird.
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Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass trotz des nun regelmäßig vorhandenen Rundlauffehlers bei der Gravurwalze ein Thermobondingverfahren zusammen mit einer glatten Gegenwalze zu verfestigten Vliesbahnen mit sowohl optisch, als auch mechanisch verbesserten Eigenschaften führen kann.
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Um das Schleifwerkzeug zumindest annähernd entlang der von der Einhüllenden der Plateauflächen gebildeten Mantelfläche der Gravurwalze führen zu können, kann bei einer ersten, bevorzugten Ausführungsform die Gravurwalze vor dem Schleifvorgang derart vorgespannt werden, dass ihre Einhüllende zumindest annähernd eine Zylinderform aufweist. Das Schleifwerkzeug wird dann parallel zur Drehachse der Gravurwalze verlagert und die Plateauflächen im Rahmen der durch den Restrundlauffehler bedingten Toleranz auf dieselbe Größe geschliffen.
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Die Vorspannung kann beispielsweise mit Hilfe einer mit radialem Abstand zur Drehachse angeordneten Zugeinrichtung eingeleitet werden. Eine derartige Zugeinrichtung kann insbesondere Verwendung finden, wenn die Gravurwalze periphere, d. h. mit Abstand zu deren Drehachse angeordnete Längsbohrungen aufweist. Die Zugeinrichtung wird dann in die periphere Bohrung eingebracht, die sich möglichst dicht entlang der größten, konkaven Krümmung der Gravurwalze erstreckt. Die mit der Zugeinrichtung ausgeübte Zugkraft wird dann so gewählt, dass die Krümmung der Walze zumindest im Wesentlichen eliminiert wird. Falls erforderlich, können auch mehrere Zugeinrichtungen in verschiedenen peripheren Bohrungen zum Einsatz kommen.
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Alternativ oder zusätzlich zur Ausrichtung der Gravurwalze mit den Zugeinrichtungen kann die Gravurwalze auch durch gezielte, über deren Länge und/oder deren Querschnitt ungleichmäßige Temperierung vorgespannt werden. Diese ungleichmäßige Temperierung kann grundsätzlich auf jede beliebige, technologisch mögliche Weise erfolgen. Handelt es sich bei der Gravurwalze wiederum um eine solche mit peripheren Bohrungen, so kann die Temperierung vorzugsweise durch in den peripheren Bohrungen der Walze angeordneten Temperiermitteln, beispielsweise Heizelemente wie Heizstäben erfolgen.
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Sollte die Gravurwalze eine zentrale Längsbohrung aufweisen, so kann die Vorspannung auch mit einer in der zentralen Bohrung der Gravurwalze angeordneten Biegeeinrichtung erzeugt werden. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Biegeeinrichtung handeln, die für sich genommen aus der
DE 198 19 663 A1 bekannt ist.
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Bei den vorstehend beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispielen wird das Schleifwerkzeug dadurch zumindest annähernd entlang der von der Einhüllenden der Plateauflächen gebildeten Mantelfläche der Gravurwalze geführt, da die Gravurwalze vor dem Schleifvorgang zumindest annähernd in eine Zylinderform gebracht wird.
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Bei einer zweiten, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird jedoch auf die Rohwalze keine gezielte Spannung zum Krümmungsausgleich ausgeübt. Sondern die Rundlaufabweichungen der Einhüllenden werden vor dem Schleifvorgang vermessen, die Messwerte bezogen auf die Einhüllende ortsaufgelöst abgespeichert und das Schleifwerkzeug unter zu Hilfenahme der abgespeicherten Messwerte während des Schleifvorgangs derart verlagert, dass es der Einhüllenden zumindest im wesentlichen folgt. Mit dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich insbesondere auch solche Rohwalzen im Sinne einer möglichst konstanten Plateauflächengröße besonders vorteilhaft bearbeiten, die nicht nur eine einfache Krümmung aufweisen, sondern auch solche, die beispielsweise eine „S-Krümmung” oder im Rundlauf einen „Doppelschlag” aufweisen.
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Grundsätzlich ist es zur Verbesserung der Genauigkeit des Schleifbehandlungsverfahrens wünschenswert, die Messwerte der Einhüllenden in einem möglichst engen Raster aufzunehmen. In der Praxis wird es in den meisten Fällen ausreichen, wenn – wie bevorzugt – Messwerte des Abstands der Einhüllenden von der Drehachse der Gravurwalze in Walzenlängsrichtung etwa alle 5 cm bis 20 cm und in Drehrichtung mit einem Winkelabstand von etwa 5° bis 20° aufgenommen und abgespeichert werden.
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Die Erfindung erstreckt sich auch auf eine Gravurwalze, insbesondere eine solche, die für das Thermobonding von Vliesen vorgesehen ist, die mit einem Schleifbehandlungsverfahren der vorbeschriebenen Art bearbeitet wurde.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand der rein schematischen Zeichnungen weiter verdeutlicht werden. Es zeigen:
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1 ein Schleifbehandlungsverfahren nach dem Stand der Technik;
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2 eine Gravurwalze mit einer mit radialem Abstand zur Drehachse angeordneten Zugeinrichtung zum Bewirken einer Vorspannung sowie
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3 – ausschnittsweise – zwei Gravurstrukturen im Schnitt.
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Wie 1 verdeutlicht, wird zum Zwecke des Schleifens eine aus der Herstellung gekrümmte Roh-Gravurwalze 1 drehbar in einer Lagereinrichtung 2 gelagert und im Sinne des Pfeils P1 mit in der Zeichnung nicht dargestellten Antriebsmitteln um die Drehachse D drehangetrieben. Die Krümmung der Gravurwalze 1 gegenüber der Drehachse D ist in 1 und 2 zur Veranschaulichung übertrieben dargestellt.
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Gemäß eines zum Stand der Technik gehörenden Schleifbehandlungsverfahrens wird die zunächst ebenfalls gekrümmte Einhüllende 3 mit Hilfe eines Schleifwerkzeugs 4, welches einen um eine Rotationsachse R, die parallel zur Drehachse D verläuft, rotierenden Schleifstein 5 umfasst, durch Verlagerung desselben parallel zur Drehachse D oberflächengeschliffen, wobei die in 1 flächig geschwärzt dargestellten Bereiche der Gravurwalze 1 abgeschliffen werden. Aufgrund der Krümmung der Walze 1 und dem damit verbundenen Rundlauffehler werden in dem Bereich, der in 1 oben mittig dargestellt ist, die Gravurstrukturen 6 (siehe 3), die jeweils die Form eines sich zum Gravurgrund 8 hin vergrößernden Kegelstumpfs mit dem Kegelwinkel 2α aufweisen, unterschiedlich weit abgeschliffen. Die lediglich um die Länge X1 abgeschliffenen Gravurstrukturen weisen nach dem Schleifvorgang eine Fläche A1 auf, die um den Betrag X2 abgeschliffenen eine größere Fläche A2.
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Entsprechendes gilt für die in 1 unten flächig schwarz dargestellten Gravurstrukturen.
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Um diesen unterschiedlichen Abschliff der Gravurstrukturen zu verhindern, ist bei dem in 2 dargestellten Gravurwalzenmantel in einer nur angedeuteten peripheren Bohrung auf der konkaven Seite ein Zugelement 9 eingesetzt, mit welchem im Abstand a zur Walzenmitte eine Zugspannung F-F ausgeübt wird, die auf den Walzenmantel ein mit den Pfeilen M symbolisiertes Biegemoment ausübt, welches im Sinne einer Geraderichtung des gekrümmten Walzenmantels führt.
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Wie sich unmittelbar aus den 1 bis 3 ergibt, führt eine Reduzierung der Walzenkrümmung während des Schleifverfahrens zu einer Vergleichmäßigung der Gravurflächen der Gravurstrukturen, da diese weniger unterschiedlich weit abgeschliffen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gravurwalze
- 2
- Lagereinrichtung
- 3
- Einhüllende
- 4
- Schleifwerkzeug
- 5
- Schleifstein
- 6
- Gravurstrukturen
- 7
- Plateauflächen
- 8
- Gravurgrund
- 9
- Zugelement
- a
- Abstand
- D
- Drehachse
- F-F
- Zugspannung
- M
- Pfeil
- P1
- Pfeil
- R
- Rotationsachse
- X1, X2
- Längen
- α
- Winkel
