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Die Erfindung betrifft eine Walze insbesondere zur Verwendung in einer bahnverarbeitenden und/oder -veredelnden Maschine wie einer Papier-, Karton- oder Tissuemaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Walze gemäß Anspruch 6.
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In den o.g. Maschinen werden in der Pressenpartie gewöhnlich Presswalzen oder Saugpresswalzen eingesetzt, welche nach einer Erstentwässerung in der Formierpartie weitere Flüssigkeit aus der Faserstoffbahn insbesondere durch mechanischen Druck und/oder durch Absaugung entziehen.
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Die eingesetzten Presswalzen oder Saugpresswalzen sind häufig mit Polyurethan beschichtet. Die Entwässerungskapazität des Press- oder Saugpresswalzenbezugs hängt dabei hauptsächlich vom Oberflächendesign des Walzenbezugs ab. Gewöhnlich sind Muster aus Blindbohrungen und Rillen vorhanden, welche ein offenes Volumen zur Verfügung stellen, in welches das aus der Faserstoffbahn ausgepresste Wasser ausweichen kann.
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Im Fall von Saugpresswalzen sind gewöhnlich zusätzlich noch Saugbohrungen vorhanden, welche den Walzenmantel durchgreifen. Durch die Saugbohrungen wird beispielsweise mittels eines in einem Innenvolumen der Walze angeordneten Saugkastens Wasser aus der Faserstoffbahn abgesaugt.
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Eine Presswalze gemäß dem Stand der Technik ist beispielsweise aus der
WO 2011/015386 bekannt, wo eine Kombination eines Pressfilzes mit einem Presswalzenbezug und/oder einem Saugwalzenbezug für eine Papiermaschine beschrieben ist. Der Presswalzenbezug ist mit einer Umfangsrillenoberflächenstruktur versehen, wobei der Anteil einer offenen Oberfläche an der Gesamtoberfläche des Presswalzenbezugs im Bereich von 20 % bis 50 % liegt. Weiter ist eine Saugpresswalze beschrieben, die zusätzlich zu der Umfangsrillenoberflächenstruktur mit einer Lochanordnung mit einer Mehrzahl von den Saugwalzenbezug vollständig durchsetzenden Sauglöchern versehen ist, wobei der Anteil einer offenen Oberfläche an der Gesamtoberfläche des Saugwalzenbezugs im Bereich von 30 % bis 50 % liegt. Weiterhin können für beide Walzenformen zusätzliche Lochanordnungen in Form von Blindbohrungen vorgesehen sein.
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Die Form, Größe und Anordnung der Oberflächenformen ist maßgeblich an der Qualität des Endproduktes beteiligt. Eine falsche Wahl der offenen Fläche kann zu Instabilität des Walzenbezugs sowie zu hydraulischen oder mechanischen Markierungen führen.
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Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Press- und Saugpresswalzenbezügen ist insbesondere, dass sie durch langen Gebrauch verschmutzen, wodurch die Oberflächenformen durch in der Fasersuspension vorhandene Füllstoffe, Faseragglomerate und Harzverunreinigungen zugesetzt werden und nicht mehr als offenes Volumen für die Entwässerung der Papierbahn zur Verfügung stehen. In der Folge sinkt die Gesamtentwässerung. Weiters können unerwünschte Schwankungen im Feuchtequerprofil durch ungleichmäßige Verschmutzung auftreten.
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Mechanische Reinigungsvorrichtungen liefern als Abhilfe nur unzureichende Ergebnisse zur Konditionierung von Walzenbezügen, da beispielsweise durch Schaber und Bürsten die Bohrungen nicht gereinigt werden können, während die Behandlung der Walze mit Waschlösungen zum Eintrag von unerwünschten Stoffen in die Faserstoffbahn und zum Rewetting derselben führen können.
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Weiterhin ist von Nachteil, dass durch kapillare Effekte in den Oberflächenformen die Entwässerungseffizienz eingeschränkt ist, da das Wasser am Grund der Oberflächenformen durch die Oberflächenspannung hängenbleibt. Dieser Effekt kommt noch stärker zum Tragen, wenn die Oberflächenformen durch Verschmutzungen verengt sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es somit, die bekannten Press- oder Saugpresswalzenbezüge so weiterzubilden, dass die oben genannten Nachteile vermieden werden können.
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Die Aufgabe wird hinsichtlich der Walze durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 und hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung einer derartigen Walze durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 6 jeweils in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen gelöst.
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Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass eine Beschichtung auf die Oberfläche der Walze und/oder auf die Oberflächen der im Walzenbezug ausgebildeten Oberflächenformen aufgebracht ist, die sowohl wasser- als auch schmutzabweisend ist. Durch die schmutzabweisende Funktion der Beschichtung soll das Zuwachsen der Oberflächenformen verhindert werden.
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Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass durch die Beschichtung die Oberflächenenergie des Press- oder Saugpresswalzenbezugs gesenkt wird. Die Senkung der Oberflächenenergie führt dazu, dass Wasser und Schmutz nicht an der Oberfläche des Bezugs sowie in den Oberflächenformen haften bleiben, sondern rasch abtransportiert werden. Dies führt zu einer höheren Entwässerungseffizienz der Presswalze und somit auch der Papiermaschine.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten und weiterführende Merkmale gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
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Vorzugsweise kann die Beschichtung ganz oder teilweise eine Mischung aus einem Polyurethan oder einem Epoxidharz mit einem Additiv umfassen. Derartige Mischungen sind kostengünstig verfügbar und je nach den speziellen Anforderungen an die jeweilige Walzenposition auswählbar.
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Vorteilhafterweise kann das Additiv ausgewählt sein aus: Silicium-Nanopartikel, PTFE-Partikel (Teflon®), Fluor, Silikon.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Beschichtung auch ganz oder teilweise eine reaktive oberflächenaktive Substanz umfassen. Derartige Substanzen liegen fertig vor und können mit einem Minimum an Aufwand auf die Walzenoberfläche oder die Oberflächenformen aufgetragen werden.
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Die Oberflächenformen können vorteilhafterweise in Form von Rillen, Saugbohrungen oder Blindbohrungen oder beliebigen Kombinationen daraus ausgebildet sein, so dass eine große Flexibilität in Bezug auf die offene Fläche vorhanden ist.
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Vorteilhafterweise kann die Beschichtung durch ein Spritzverfahren, ein Tauchverfahren, ein Walzverfahren oder durch Aufpinseln auf die Oberfläche aufgebracht und/oder in die Oberflächenformen eingebracht werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einiger Beispiele näher beschrieben.
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Auf eine ausführliche Beschreibung des Walzenaufbaus kann an dieser Stelle verzichtet werden, da derartige Walzen dem Fachmann bekannt sind. Die Erfindung ist für die Anwendung auf Polyurethanwalzen mit gängiger Härte und gängiger Oberflächenrauigkeit, wie sie üblicherweise in Papier-, Karton- oder Tissuemaschinen Verwendung finden, geeignet.
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Als Beschichtungsmaterialien eignen sich sowohl Mischungen aus einem Polyurethan oder einem Epoxydharz mit einem Additiv als auch reaktive oberflächenaktive Substanzen.
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Als funktionelle Additive eignen sich PTFE-Partikel (Teflon®), Silicium-Nanopartikel, Fluor oder Silikone.
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Beispiel 1:
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Beschichtung der Walzenoberfläche und/oder der Oberflächenformen mit einer Mischung aus Araldite MY500® (trifunktionelles Epoxidharz) zu 100 Teilen mit einem Aminhärter wie beispielsweise Dodecylamin zu 100 Teilen. Das Mischungsverhältnis kann um bis zu +/–5% von der 1:1 Mischung abweichen.
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Die Epoxydharzmischung führt zu einem weitgehend unpolaren Polymer mit einer geringeren Oberflächenenergie als ein unbehandeltes Polymer.
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Die Beschichtung lässt man bei Raumtemperatur ablüften und brennt sie anschließend bei 120°C für 24 Stunden ein.
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Beispiel 2:
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Beschichtung der Walzenoberfläche und/oder der Oberflächenformen mit Dow Corning 3140 RTV® (lösemittelfreies, einkomponentiges kalthärtendes Silikonelastomer).
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Das Elastomer benötigt Luftfeuchtigkeit zum Aushärten und wird anschließend wiederum bei 120°C für 24 Stunden eingebrannt.
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Beispiel 3:
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Beschichtung der Walzenoberfläche und/oder der Oberflächenformen mit einer Mischung aus Silicopon EF® von Evonik (Silikonepoxidharz) mit Dynasylan AMEO® von Evonik (3-Aminopropyltriethoxysilan).
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Auch diese Beschichtung wird abschließend bei 120°C für 24 Stunden eingebrannt.
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Beispiel 4:
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Beschichtung der Walzenoberfläche und/oder der Oberflächenformen mit einer reaktiven oberflächenaktiven Substanz wie z.B. Hexadecafluorooxiran 0,5% in Heptan oder Hexadecylisocyanat 1% in Heptan.
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Auch diese Beschichtung wird abschließend bei 120°C für 24 Stunden eingebrannt.
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Allen genannten Beschichtungen ist dabei gemein, dass sie die Oberflächenenergie des Press- oder Saugpresswalzenbezugs senken. Die Senkung der Oberflächenenergie führt dazu, dass Wasser und Schmutz nicht an der Oberfläche des Bezugs sowie in den Oberflächenformen haften bleiben, sondern rasch abtransportiert werden, so dass eine über die Lebensdauer der Beschichtung gleichmäßige Entwässerungsleistung der Walze erhalten bleibt.
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Wenn die Beschichtung ganz oder teilweise während des Betriebs der Walze abgetragen worden ist, kann sie im Rahmen eines Walzenservice erneut aufgebracht werden. Dies ist ebenso möglich, wenn eine weitere Oberflächenform, wie beispielsweise eine zusätzliche Rille, eingebracht wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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