DE102018120189B4

DE102018120189B4 - Falzwalze

Info

Publication number: DE102018120189B4
Application number: DE102018120189.3A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-08-20
Filing date: 2018-08-20
Publication date: 2021-09-16
Anticipated expiration: 2038-08-21
Also published as: WO2020038795A3; WO2020038795A2; DE202019101582U1; DE102018120189A1

Abstract

Falzwalze (1) zum Falzen von Papierbögen in einem Falzwerk (2) mit einem Walzenkern (11) und einer darauf aufgebrachten Beschichtung (10), die aus einem Nitrilkautschuk hergestellt ist,dadurch gekennzeichnet,dass als Nitrilkautschuk der Beschichtung (10) ein XNBR-Material gewählt ist, dass der Walzenkern (11) im Beschichtungsbereich vollflächig ohne Unterbrechung in axialer Richtung beschichtet ist unddass die Beschichtung (10) mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Rillierung (101) versehen ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Falzwalze zum Falzen von Papierbögen in einem Falzwerk mit einem Walzenkern und einer darauf aufgebrachten Beschichtung die aus Nitrilkautschuk hergestellt ist, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Falzwalze.
Eine Falzwalze dieser Art ist in der DE 699 16 748 T2 angegeben. Dabei sind mehrere Falzwalzen in einer Falzvorrichtung gezeigt, die in einer Blatt-Endbearbeitungsvorrichtung (Finisher) beispielsweise einer Kopiermaschine oder eines Druckers, angeordnet sind. Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem zwei Paare von Falzwalzen bzw. Druckwalzen in Förderrichtung hintereinander angeordnet sind und mit Förderbändern gekoppelt sind, ist mindestens eine Druckwalze mit einer Oberflächenschicht beispielsweise aus Gummi, wie z. B. NBR-Material, ausgebildet.
In der DE 20 2011 107 419 U1 sind Walzen mit einem gummielastischen Walzenmantel, insbesondere Farb-, Feucht- oder Lackierwalzen für Druckmaschinen sowie Walzen, Rollen oder Räder für Walzenauftragmaschinen oder für Maschinen zur Be- oder Verarbeitung von Holz gezeigt, wobei der gummielastische Walzenmantel im Wesentlichen aus elastomeren oder elastischem Kunststoffmaterial, wie z. B. XNBR-Material hergestellt ist und zur Verstärkung mit einem dünnen textilen Flächengebilde versehen ist.
Eine weitere Falzwalze dieser Art ist in der DD 274 606 A1 angegeben. Derartige Falzwalzen werden in Falzwerken von Falzmaschinen eingesetzt. Diese bekannte Falzwalze besitzt, wie bei herkömmlichen Falzwalzen dieser Art üblich, auf einen metallischen Kern abwechselnd umlaufend aufgebrachte geriffelte Metallstreifen und Streifen aus elastischem Material, welche über die Oberfläche der Metallstreifen geringfügig überstehen. Damit der Anwender der Falzwalzen die Funktionsfähigkeit bei teilweisem Verschleiß in vollem Umfang selbst wieder herstellen kann, ist bei dieser bekannten Falzwalze vorgesehen, dass auf dem geschliffenen metallischen Walzenkern aufgesteckte, im Innendurchmesser und an den Seitenflächen geschliffene Metallringe aneinanderliegend axial zu einer verdrehfesten Einheit verspannt sind, wobei die geschliffenen Metallringe vorzugsweise an einer Seitenfläche einen Absatz aufweisen, der als Sitz für einen Ring aus metallischem Material dient. Zwar soll auf diese Weise der Anwender selbst die Funktionsfähigkeit der Falzwalze aufgabengemäß wieder herstellen können, jedoch ist dies wegen der erforderlichen hohen Präzision schwierig und zeit- und materialaufwendig, zumal in Falzmaschinen eine Vielzahl von Falzwalzen eingebaut sind.
Die DD 228 519 B5 zeigt den Einsatz von Falzwalzen bei Taschenfalzmaschinen mit einer Vorrichtung zum Einstellen der Falzwerkgeometrie. Dabei sind keine näheren Angaben zum Aufbau der Falzwalzen an sich gemacht.
Auch die DE 10 2014 007 495 A1 zeigt eine Falzwalze zur Verwendung in einer Falzeinrichtung, wobei die Falzwalze im Bereich von mit ihr zusammenwirkenden Transportbändern einer Bandleitung mindestens eine gummielastische Einlage aufweist, die in zugeordnete Nuten im Falzwalzenkörper eingebracht und als handelsübliche Ringe beispielsweise aus NBR-70-Material oder Polyurethan ausgebildet sind. Hierdurch soll der Verschleiß der Transportbänder verringert und gleichzeitig die Einstellung der Falzwalzen bzw. des Falzwalzenspaltes weniger sensibel und somit weniger störanfällig gestaltet werden.
Die DE 10 2013 019 400 A1 zeigt eine Taschenfalzstation einer Bogenfalzmaschine mit einer Mehrzahl von Falzwalzen, wobei mindestens eine Falzwalze im Bereich ihrer Mantelfläche mit mindestens einem Lagerelement versehen ist und sich ein Abstützelement auf dem Lagerelement abstützt.
Weitere Falzwalzen im Zusammenhang mit Falzvorrichtungen zeigen die DE 10 2006 031 983 B3 und die DE 297 22 173 U1 .
Es ist bekannt, dass bei herkömmlichen Falzwalzen entweder Polyurethan-Ringe oder spiralförmiges Polyurethan in bereits vorgefertigte Vertiefungen des Walzenkörpers eingeklebt werden. Zwischen dem eingeklebten Polyurethan befinden sich gerändelte Partien aus Metall, die immer wieder Markierungen (Abdrücke) auf dem Bedruckstoff wie Papier verursachen können. Diese Falzwalzen können - was herstellerseitig oder lieferantenseitig erfolgen muss - auch nur ein- bis zweimal nachgeschliffen werden, da der Metallkern der Walze durch das Schleifen am Durchmesser stets verkleinert wird. Somit ist der Kern irgendwann zu klein und die Walzen fallen aus dem zu verstellenden Bereich, zum exakten Führen der zu falzenden Bögen benötigt wird. Auch ist es erforderlich, die Beschichtung der Falzwalze zum Vermeiden von Verunreinigungen und Aufrechterhalten einer exakten Funktion auf der Oberfläche des Öfteren zu säubern, wozu besondere, kostenintensive Reiniger erforderlich sind, um die Haltbarkeit des Polyurethan möglichst wenig zu mindern. Wechseln sich in axialer Richtung an der Oberfläche z. B. Metall und Kunststoff bzw. Polyurethan ab, wie es bei herkömmlichen Falzwalzen der Fall ist, ergeben sich oftmals schmale Lücken, in denen sich Farbe und Schmutz ansammeln können, die sich dann auf das zu falzende Produkt übertragen und Störmarken hinterlassen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Falzwalze der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Falzwalze bereitzustellen, die bzw. das eine erhöhte Verschleißfestigkeit bei möglichst guter Funktion ergibt.
Diese Aufgabe wird bei der Falzwalze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und bei dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
Durch die Herstellung der Beschichtung aus XNBR-Material wird, wie sich in Untersuchungen des Erfinders gezeigt hat, eine erhebliche Verlängerung der Standzeiten der Falzwalzen im Vergleich zu bisherigen Falzwalzen erreicht. Auch ergibt sich eine wesentlich verbesserte Resistenz gegen Schäden durch Reinigungsmittel im Vergleich z. B. zu bisherigen Polyurethan-Beschichtungen. Daher können vorteilhaft gängige Reinigungsmittel für die Säuberung verwendet werden. Zudem lässt sich durch die Beschichtung eine auf Dauer hohe Falzgenauigkeit erreichen. Auch sind die Kosten für die Herstellung bzw. eine Erneuerung der Beschichtung im Verhältnis zu herkömmlichen Falzwalzen gering.
Zum Erreichen einer vorteilhaften Funktion mit hoher Falzgenauigkeit und günstigen Herstellung bzw. Erneuerung der Beschichtung tragen die Maßnahmen bei, dass der Walzenkern im Beschichtungsbereich vollflächig ohne Unterbrechung in axialer Richtung beschichtet ist. Auch können durch die vollflächige Beschichtung auf dem zu bearbeitendem Bedruckstoff bzw. Papier keine Markierungen (Abdrücke) durch gerändelte Partien aus Metall entstehen. Nach Abnutzung der Beschichtung kann diese beliebig oft erneuert werden.
Durch die weitere Maßnahme, dass die Beschichtung mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Rillierung versehen ist, können anfallende Farbe und Puder oder dgl. des Bedruckstoffs durch Rotation aus dem Falzwerk geschleudert werden.
Hierbei ist weiterhin vorteilhaft, dass die Rillierung bezüglich einer zur Walzenachse senkrechten Querschnittsebene zumindest abschnittsweise schräg verläuft, insbesondere in Ausbildung als Kreuzrillierung.
Weitere Vorteile für die Funktion und Reinigung ergeben sich dadurch, dass die Rillierung im Querschnitt sich nach außen stetig öffnende, insbesondere trapezförmige oder V-förmig mit rundem Nutgrund ausgebildete, Rillen aufweist. Durch die so eingebrachten, sich nach außen im Querschnitt öffnenden, insbesondere trapezförmigen oder gerundeten Vertiefungen wird verhindert, dass sich anfallende Partikel in den Vertiefungen festsetzen.
Für eine kostengünstige Herstellung der Falzwalze ist vorteilhaft vorgesehen, dass ein Beschichtungsmaterial aus Nitrilkautschuk hergestellt und bereitgestellt wird und dass das Beschichtungsmaterial in zäher Konsistenz auf den Walzenkern aufgewickelt und anschließend gehärtet wird.
Für die Herstellung und Funktion sind dabei die Maßnahmen von Vorteil, dass in das gehärtete Beschichtungsmaterial eine Rillierung mit in Umfangsrichtung verlaufenden Rillen eingebracht, insbesondere eingeschliffen wird.
Eine für die Bearbeitung und eine exakte Funktion weitere vorteilhafte Maßnahme besteht darin, dass das gehärtete Beschichtungsmaterial vor Einarbeitung der Rillierung auf Maß geschliffen wird.
Für die Herstellung und Erneuerung der Beschichtung sowie die Funktion ist des Weiteren vorteilhaft vorgesehen, dass das Beschichtungsmaterial vollflächig ohne Unterbrechung in Richtung der Walzenachse auf den Walzenkern aufgetragen wird.
Die mit den vorstehend genannten erfindungsgemäßen Maßnahmen bereitgestellten Falzwalzen können in jede gängige Falzmaschine eingebaut werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Falzwerk mit mehreren Falzwalzen und Falztaschen in schematischer seitlicher Ansicht,
2 einen Abschnitt einer Falzwalze in Seitenansicht,
3A einen Abschnitt einer Falzwalze im Längsschnitt,
3B ein Detail X der Falzwalze nach 3A im Bereich einer Beschichtung und
4 einen Querschnitt einer Falzwalze.

1 zeigt schematisch ein Falzwerk 2 mit sechs Falzwalzen 1 (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f) mit dazwischen im Durchlaufweg von einem Bogeneinlauf E bis zu einem Bogenauslauf (A) auf abwechselnden Seiten angeordneten Falztaschen 21, wie aus dem Stand der Technik bei Taschenfalzwerken bekannt. Die Falztaschen weisen einen Schacht 210 und einen Anschlag 211 für den Bedruckstoff bzw. Papier während der Falzvorgänge auf.
2 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Falzwalze 1 mit einer Rillierung 101 in einer Beschichtungsoberfläche 100. Wie die weiteren 3A, 3B und 4 zeigen, weist die Falzwalze 1 einen in der Regel metallischen Walzenkern 11 mit einer darauf aufgebrachten Beschichtung 10 auf, in deren Beschichtungsoberfläche 100 die Rillierung 101 eingearbeitet ist. Beispielsweise liegt die Dicke a der Beschichtung 10 im Bereich zwischen 3 und 6 mm, wie etwa zwischen 4 und 5 mm. Dabei kann der Walzenkern 11 z. B. einen Durchmesser d1 zwischen 30 und 40 mm, wie z. B. 35 mm besitzen, so dass sich z. B. ein Gesamtdurchmesser d2 der Falzwalze zwischen 38 und 50 mm bei einer Dicke t der Beschichtung 10 zwischen 4 und 5 mm ergibt.
Die Rillierung 101 besteht aus in Umfangsrichtung der Falzwalze 1 in die Beschichtungsoberfläche 100 eingebrachten Rillen, die vorzugsweise (aber nicht notwendigerweise) zu einer zur Walzenachse senkrechten Querschnittsebene schräg verlaufen und beispielsweise als Kreuzrillierung ausgebildet ist, wie aus 2 ersichtlich. Die Rillen sind in ihrem Querschnitt (in Seitenansicht der Falzwalze 1) nach außen hin sich erweiternd geformt, wie aus der vergrößerten Darstellung der 3B ersichtlich. Dabei kann die Rillenform trapezförmig, V-förmig mit gerundetem Grund bzw. muldenförmig ausgebildet sein, wobei der Öffnungswinkel α der Rillen z. B. im Bereich zwischen 30° und 70°, wie z. B. 45° und 65°, insbesondere zwischen 50° und 60° liegt. Die Tiefe t beträgt vorzugsweise zwischen 1 und 3 mm, insbesondere zwischen 1,2 und 2 mm, bevorzugt zwischen 1,4 und 1,6 mm. Durch diese Ausbildung der Rillierung 101 werden abgelagerte Schmutzpartikel vorteilhaft ausgetragen bzw. die Falzwalze 1 kann leicht gesäubert werden, wie eingangs ausgeführt.
Die Beschichtung 10 ist über die gesamte axiale Ausdehnung vollflächig auf den Walzenkern 11 aufgebracht, der mit seitlichen, über den Beschichtungsbereich sich hinaus erstreckenden Abschnitten, wie üblich, mit Lagerteilen zum Einsetzen in ein betreffendes Falzwerk 2 ausgestaltet ist. Die vollflächige Ausbildung der Beschichtung 10 ergibt Vorteile für die Herstellung und eine eventuelle Nachbearbeitung bzw. Erneuerung der Beschichtung 10.
Erfindungsgemäß wird als Material für die Beschichtung 10 ein Nitrilkautschuk, nämlich ein XNBR-Material, eine Unterart von NBR-Material verwendet, welches eine zähe Konsistenz besitzt. Es wird vorzugsweise auf den Walzenkern 11 der Falzwalze 1 gewickelt und anschließend ausgehärtet, insbesondere in einem Ofen bzw. Konvektor. Nach Abkühlung wird die Beschichtung noch auf Maß geschliffen und mit der Rillierung 101 vorzugsweise durch Einschleifen versehen. Durch diese Ausbildung der Falzwalze 1 mit der Beschichtung 10, die insbesondere vollflächig ausgebildet und in der genannten Weise rilliert ist, wird eine hohe mechanische und chemische Widerstandsfähigkeit, insbesondere gegen Schäden durch Reinigungsmittel erreicht. Zudem kann die Beschichtung 10 beliebig oft erneuert werden und ergibt eine hohe Falzgenauigkeit. Markierungen durch gerändelte Partien zwischen Abschnitten der Beschichtung wie bei herkömmlichen Falzwalzen werden vermieden. Durch die in erfindungsgemäßer Weise eingearbeitete Rillierung wird im Unterschied zu herkömmlichen Falzwalzen mit achsparallel verlaufender Rillierung verhindert, dass sich anfallende Partikel wie Farbe und Puder des Bedruckstoffs in der Rillierung festsetzen, da Schmutzpartikel durch die Rotation ausgeschleudert werden.
Das verwendete Material der Beschichtung 10 besitzt z. B. eine Härte zwischen 50 und 90, insbesondere zwischen 60 und 80 Shore A sowie eine hohe Reißfestigkeit von z. B. zwischen 10 und 25 N/mm², insbesondere zwischen 15 und 20 N/mm², und eine Reißdehnung insbesondere im Bereich zwischen 500 und 550 % (beide Eigenschaften gemessen nach Din 53504). Weitere Eigenschaften einer erfindungsgemäß erprobten Beschichtung 10 dieses Materials sind eine Elastizität zwischen 30 und 50 % (nach Din 53512) und ein Abrieb im Bereich zwischen 50 und 80 mm³, insbesondere zwischen 60 und 70 mm³ (nach Din ISO 4649).

Claims

Falzwalze (1) zum Falzen von Papierbögen in einem Falzwerk (2) mit einem Walzenkern (11) und einer darauf aufgebrachten Beschichtung (10), die aus einem Nitrilkautschuk hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Nitrilkautschuk der Beschichtung (10) ein XNBR-Material gewählt ist, dass der Walzenkern (11) im Beschichtungsbereich vollflächig ohne Unterbrechung in axialer Richtung beschichtet ist und dass die Beschichtung (10) mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Rillierung (101) versehen ist.
Falzwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillierung (101) bezüglich einer zur Walzenachse senkrechten Querschnittsebene zumindest abschnittsweise schräg verläuft.
Falzwalze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillierung (101) als Kreuzrillierung ausgebildet ist.
Falzwalze nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillierung (101) im Querschnitt sich nach außen stetig öffnende, Rillen aufweist.
Falzwalze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen im Querschnitt trapezförmig oder V-förmig mit rundem Nutgrund ausgebildet sind.
Verfahren zum Herstellen einer Falzwalze (1), bei dem ein Walzenkern (11) mit einer Beschichtung (10) versehen wird und ein Beschichtungsmaterial aus Nitrilkautschuk hergestellt und bereitgestellt wird dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial in zäher Konsistenz vollflächig ohne Unterbrechung in Richtung der Walzenachse auf den Walzenkern (11) aufgewickelt und anschließend gehärtet wird und dass in das gehärtete Beschichtungsmaterial eine Rillierung (10) mit in Umfangsrichtung verlaufenden Rillen eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillierung eingeschliffen wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das gehärtete Beschichtungsmaterial vor Einarbeitung der Rillierung (10) auf Maß geschliffen wird.