DE19645696C1 - Verfahren zum Umhüllen einer Walze mit einer antiadhäsiven Schicht - Google Patents
Verfahren zum Umhüllen einer Walze mit einer antiadhäsiven SchichtInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Verfahren zum Umhüllen eines mit
einem Mantel aus einem Elastomer versehenen starren Walzen
kerns mit einer antiadhäsiven Schicht aus einem Fluorpoly
mer.
Es besteht ein Bedürfnis, Walzen, wie sie insbesondere zur
Beschichtung von bahnförmigen Substraten, wie Papier oder
Kunststoffolien, mit flüssigen Kunststoffen verwendet wer
den, die sowohl einen elastomeren Mantel als auch eine anti
adhäsive Schicht besitzen, mit Fluorpolymeren zu beschich
ten.
Hierfür eignen sich insbesondere PTFE (Polytetrafluorethy
len), FEP (fluoriertes Ethylen-Propylen-Copolymer) und PFA-
TFA (modifiziertes Tetrafluorethylen mit 5% vollfluoriertem
Copolymeren). Insbesondere FEP und PFA-TFA haben einen sehr
niedrigen Reibungskoeffizienten und sind kaum benetzbar,
d. h. antiadhäsiv.
In der DE 22 47 821 C3 wird ein Verfahren zum Auftragen von
PTFE auf eine starre Metallwalze beschrieben. Hierbei wird
eine flüssige PTFE-Dispersion schichtweise mit Hilfe einer
Sprühpistole aufgetragen, wobei die Walze nach jedem einzel
nen Beschichtungsschnitt auf eine Temperatur von etwa 82°C
erwärmt wird, damit die flüchtigen Substanzen der Dispersion
abdampfen können. Nach dem Erreichen einer gewünschten
Gesamtdicke des Überzuges wird die Walze in einem Schmelz
ofen auf eine Temperatur von ca. 400°C erhitzt, um die PTFE-
Überzüge vollständig integriert zu schmelzen und zu sintern.
Dieses bekannte Auftragungsverfahren ist nicht geeignet,
eine Fluorpolymer-Schicht auf einen relativ wärmeempfindlich
en Mantel aus einem Elastomer aufzutragen. Man erhält dem
nach nur eine Beschichtung einer metallischen Oberfläche,
beispielsweise für die Schmelzfixierwalzen von Kopiergerä
ten.
Ferner ist der GB 22 65 853 A ein Verfahren zur Umhüllung
von Eisenrohren mit einem thermoplastischen Mantel als Korro
sionsschutzmaßnahme zu entnehmen, bei dem das "eingebaute
Gedächtnis" des thermoplastischen Materials das Aufschieben
des gestreckten Mantels auf das Rohr und das Schrumpfen er
möglicht, bei gleichzeitiger Beaufschlagung des Mantels mit
hohem Luftdruck. Infolge der Schrumpfung legt sich der Man
tel unmittelbar auf das Rohr an. Für das Beschichten von
einem starren Walzenkern, der mit einem Elastomer beschich
tet ist, ist das Verfahren nicht beschrieben.
Weiterhin ist aus der DE 36 08 480 A1 ein Verfahren zur Um
mantelung eines starren Walzenkerns, gegebenenfalls einer
Aluminium-Walze mit einer PTFE-Schicht bekannt. Die PTFE-
Schicht wird aus einem Gewebezuschnitt hergestellt. Dieser
wird mit Aceton angefeuchtet und auf Stoß um die mit einem
Haftvermittler beschichtete Walze angeordnet. Nach dem Aus
trocknen wird die PTFE-Schicht mit Hilfe einer aufgescho
benen Aushärtehülse fixiert und bei einer Temperatur von
250°C eingebrannt. Auch dieses Verfahren ist auf bestimmte
Anwendungsfälle, insbesondere das Beschichten von metallisch
en Walzenkernen, beschränkt. Starke Lösungsmittel, wie Ace
ton, greifen einen Elastomer-Mantel stark an. Aceton hat
außerdem den Nachteil, daß es die Umgebungsluft stark beein
trächtigt und daher jeweils hohe Aufwendungen für Belüftung
oder entsprechende abgeschlossene Räume erfordert. Nachtei
lig ist ferner, daß sich Nähte bei der Fixierung der PTFE-
Schicht nicht vermeiden lassen.
Es stellt sich demnach die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben,
bei dem bereits mit einem Mantel aus einem Elastomer verseh
ene starre Walzenkerne mit einer antiadhäsiven Schicht aus
einem Fluorpolymer versehen werden können.
Nach vielen Versuchen hat sich hierfür ein Verfahren mit
folgenden Verfahrensschritten als durchführbar erwiesen:
- a) Beschleifen des Elastomer-Mantels an seiner Außenseite mit dem Ziel der Aufrauhung und Durchmesser-Vergleichmäßi gung;
- b) Aufbringen eines Klebstoffes auf die Außenseite des Elastomer-Mantels;
- c) Aufschieben eines durch expandierendes Strecken zylin drisch aufgeweiteten Schlauchabschnittes aus einem Fluor polymer, insbesondere FEP oder PFA, auf den mit Klebstoff versehenen Elastomer-Mantel;
- d) Erwärmen des Schlauchabschnittes bis zum Eintritt des "Memory"-Effektes, bei dem sich der Schlauchabschnitt zusammenzieht und sich an die Außenseite des Elastomer- Mantels anlegt;
- e) schiebendes Pressen des noch elastischen, erwärmten Schlauchabschnittes, wobei die Klebstoff-Viskosität so weit erhöht ist, daß ein Abstreifen des Klebstoffes unter halb des Schlauchabschnittes vermieden wird, jedoch vor handene Lufteinschlüsse zwischen Elastomer-Mantel und Schlauch seitlich herausgepreßt werden und gleichzeitig ein vollflächiges, gleichmäßiges Anliegen des Schlauchab schnittes auf dem Elastomer-Mantel unter Ausbügeln von Unebenheiten erreicht wird;
- f) Abkühlenlassen des Schlauches und der übrigen Walzentei le.
Wesentlich ist, daß die bei dem Verfahren hergestellten be
schichteten Walzen eine für die vorgenannten Materialien
äußerst genaue zylindrische, bombierte oder kegelige Periphe
rie aufweisen, die sie für die genannten Einsatzzwecke beson
ders geeignet machen.
Die Elastomere, die für den elastomeren Mantel ausgewählt
werden, bestehen aus üblichen, in der Gummiwalzen-Technolo
gie bekannten Materialien. Sie können zum Beispiel aus Chlo
ropren-Kautschuk, aus chlorsulfoniertem Polyethylen, aus Epi
chlorhydrin-Kautschuk, aus Ehtylen-Propylen-Dien-Kautschuk,
aus Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, aus Natur-Kautschuk, aus
Styrol-Butadien-Kautschuk und ähnlichen, an sich bekannten
elastomeren Materialien bestehen.
Entsprechend den Materialien werden übliche, bekannte che
misch abbindende Klebstoffe, beispielsweise Epoxyharz-Kleb
stoffe, verwendet, wobei nicht ausgeschlossen wird, daß zu
sätzlich bekannte Haftvermittler und/oder Primer verwendet
werden. Wesentlich ist, daß der Klebstoff eine bekannte Ab
bindezeit hat, so daß er zunächst relativ dünnflüssig ist und
leicht aufgetragen werden kann. Ist der Schlauchabschnitt
dann aufgeschoben, sollte sich die Viskosität (Dickflüssig
keit) des Klebstoffes so weit erhöht haben, daß beim schie
benden Pressen ein Verschieben und Abstreifen des Klebstof
fes unterhalb des Schlauchabschnittes nicht eintritt bzw.
vermieden wird.
Wesentlich ist weiterhin, daß trotz der gegebenen Viskosität
nach dem Zusammenziehen, aber noch bei elastischem, erwärm
tem Schlauch, eventuell vorhandene Lufteinschlüsse zwischen
Elastomer-Mantel und Schlauch seitlich zuverlässig heraus
preßbar sind. Dies geschieht durch übliche Abstreifer.
Um die Oberflächen, insbesondere deren Zylindrizität, zu
verbessern, ist es auch noch möglich, die Außenseite des auf
dem Elastomer-Mantel liegenden Schlauches an seiner Außensei
te zu schleifen und zu polieren.
Überraschenderweise lassen sich hierbei für derartige elas
tische Walzen ungewöhnliche Zylindrizitäten mit Abweichungen
von kleiner 0,02 mm erzeugen.
Das Dehnen des Elastomer-Schlauches erfolgt durch mecha
nische oder hydraulisch sich ausdehnende Preß-Stulpen, wie
sie an sich im Stand der Technik bekannt sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand folgender
Beispiele beschrieben:
Eine Walze mit einem Walzenkern (Durchmesser 300 mm) aus
Stahl wird zunächst in einem an sich bekannten Verfahren mit
einem 5 mm dicken Mantel aus Styrol-Butadien-Kautschuk be
schichtet. Der Elastomer-Mantel wird durch Beschleifen
leicht aufgerauht und im Durchmesser vergleichmäßigt. Die
Außenseite des Elastomer-Mantels wird dann mit einem flüssi
gen 2-Komponenten-Polymerisationsklebstoff in einer etwa 0,1
mm dicken Schicht gleichmäßig eingestrichen. Gleichzeitig
wird ein 0,5 bis 1,5 mm dicker Schlauch aus PFE (Handelsname
Teflon FEP) mit einem Innendurchmesser von 300 mm mechanisch
aufgeweitet, bis der Durchmesser des ursprünglichen Schlau
ches sich um etwa 15% vergrößert hat.
Dabei ist zu genutzt, daß PFE einen sogenannten "Memory"-
Effekt aufweist. Nachdem das Material mechanisch gedehnt und
gestreckt ist, kann es auf die mit dem Elastomer-Mantel be
schichtete Walze aufgezogen werden. Sodann erfolgt ein Erwär
men bis zum Eintritt des "Memory"-Effektes, bei dessen Ein
tritt sich der PFE-Schlauch zusammenzieht und sich an die
Außenseite des Elastomer-Mantels fest anlegt.
Gleichzeitig überbrückt der Klebstoff die Kontaktbereiche
zwischen dem PFE-Schlauch und dem Elastomer-Mantel. Mit ei
nem Hülsenabstreifer wird dann von der Mitte der Walze nach
außen ein schiebendes Pressen ausgeübt, welches den Kleb
stoff vergleichmäßigt und in die Rauhigkeitsbereiche des
Elastomer-Mantels eindrückt und vorhandene Lufteinschlüsse
zwischen dem Elastomer-Mantel und der Innenseite des PFE-
Schlauches zur Seite hin nach außen herausgequetscht, wobei
das Entfernen der Luft im erwärmten Zustand des PTFE zu 100%
möglich ist.
Anschließend kühlt die mit dem PFE-Schlauch versehene Walze
bis auf Zimmertemperatur aus. Sodann kann die Zylindrizität
noch einmal überprüft werden und eventuelle Unebenheiten
durch Abschleifen beseitigt werden.
Anstelle des PFE-Schlauchabschnittes wird in diesem Fall ein
Schlauchabschnitt aus einem Perfluoralkoxy-Copolymer
(PFAS/TFA; Handelsname Teflon FEP; Du Pont) mit einer Dicke
zwischen 0,5 bis 1,5 mm verwendet. Die Schritte sind im übri
gen gleich. Die Dicke des Mantels des Fluorpolymers richtet
sich nach dem Einsatzzweck. Je nach dem Durchmesser der mit
einer antiadhäsiven Schicht zu versehenden Walze wird die
Dicke des PTFE größer oder kleiner gewählt. Auch lassen sich
bei dickeren PTFE-Folien längere Standzeiten erzielen, da
die Außenseite mehrfach nach Verschleiß wieder abgeschliffen
und regeneriert werden kann. Im wesentlich sind hier dem
Fachmann Spielräume seines Ermessens gegeben.
Claims (3)
1. Verfahren zum Umhüllen eines mit einem Mantel aus
einem Elastomer versehenen starren Walzenkerns mit einer
antiadhäsiven Schicht aus einem Fluorpolymer, mit folgenden
Verfahrensschritten:
- a) Beschleifen des Elastomer-Mantels an seiner Außenseite mit dem Ziel der Aufrauhung und Durchmesser-Vergleich mäßigung;
- b) Aufbringen eines Klebstoffes auf die Außenseite des Elastomer-Mantels;
- c) Aufschieben eines durch expandierendes Strecken zylindrisch aufgeweiteten Schlauchabschnittes aus einem Fluorpolymer, insbesondere FEP oder PFA, auf den mit Klebstoff versehenen Elastomer-Mantel;
- d) Erwärmen des Schlauchabschnittes bis zum Eintritt des "Memory"-Effektes, bei dem sich der Schlauchabschnitt zusammenzieht und sich an die Außenseite des Elastomer- Mantels anlegt;
- e) schiebendes Pressen des noch elastischen, erwärmten Schlauchabschnittes, wobei die Klebstoff-Viskosität soweit erhöht ist, daß ein Abstreifen des Klebstoffes unterhalb des Schlauchabschnittes vermieden wird, jedoch vorhandene Lufteinschlüsse zwischen Elastomer-Mantel und Schlauch seitlich herausgepreßt werden und gleichzeitig ein vollflächiges, gleichmäßiges Anliegen des Schlauchabschnittes auf dem Elastomer-Mantel unter Ausbügeln von Unebenheiten erreicht wird;
- f) Abkühlenlassen des Schlauches und der übrigen Walzenteile.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Außenseite des auf dem Elastomer-Mantel liegenden
Schlauchabschnittes an seiner Außenseite geschliffen und
poliert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Klebstoff ein chemisch abbindender Klebstoff ver
wendet wird.
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