DE19919569A1 - Elastische Walze und Verfahren zum Herstellen einer solchen - Google Patents

Abstract

Es wird eine Walze, insbesondere zum Glätten von Papierbahnen, beschrieben, wobei die Walze einen insbesondere aus Metall bestehenden harten Walzenkern umfaßt, der an seiner Außenseite mit einer elastischen Bezugsschicht versehen ist. Die Bezugsschicht besteht aus einem elastischen Matrixmaterial und in das Matrixmaterial eingebetteten Füllstoffen. Zumindest ein Teil der Füllstoffe ist als langgestreckte, insbesondere stäbchenförmige Teilchen ausgebildet, wobei die Länge der Teilchen kleiner als die radiale Dicke der elastischen Bezugsschicht ist. Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Walze beschrieben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Walze, insbesondere zum Glätten von Papierbahnen, mit einem insbesondere aus Metall bestehenden har­ ten Walzenkern, der an seiner Außenseite mit einer elastischen Bezugs­ schicht versehen ist, die aus einem elastischen Matrixmaterial und in das Matrixmaterial eingebetteten Füllstoffen besteht. Weiterhin ist die Erfin­ dung auf ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Walze gerichtet.

Elastische Walzen dieser Art werden beispielsweise bei der Satinage von Papierbahnen verwendet. Dabei bildet jeweils eine elastische Walze zu­ sammen mit einer harten Walze einen Preßspalt, durch den die zu bear­ beitende Papierbahn hindurchgeführt wird. Während die harte Walze eine beispielsweise aus Stahl oder Hartguß bestehende sehr glatte Oberfläche besitzt und für die Glättung der ihr zugewandten Seite der Papierbahn zu­ ständig ist, bewirkt die auf die gegenüberliegende Seite der Papierbahn einwirkende elastische Walze eine Vergleichsmäßigung und Verdichtung der Papierbahn im Preßnip. Die Größenordnung der Walzen liegt bei Län­ gen von 3 bis 12 m bzw. Durchmessern von 450 bis 1500 mm. Sie halten Linienkräften bis zu 600 N/mm und Druckspannungen bis 130 N/mm² stand.

Da die Tendenz bei der Papierherstellung dahin geht, daß die Satinage im Online-Betrieb erfolgt, d. h. daß die die Papiermaschine oder Streichma­ schine verlassende Papierbahn unmittelbar durch die Papierglättvorrich­ tung (Kalander) geführt wird, werden an die Walzen der Glättvorrichtung insbesondere bezüglich der Temperaturbeständigkeit höhere Anforderun­ gen als bisher gestellt. Durch die im Online-Betrieb erforderlichen hohen Transportgeschwindigkeiten der Papierbahn und die damit verbundenen hohen Rotationsgeschwindigkeiten der Kalanderwalzen wird deren Nipfre­ quenz, das ist die Frequenz, mit der der Bezug komprimiert und wieder entlastet wird, erhöht, was wiederum zu erhöhten Walzentemperaturen führt. Diese im Online-Betrieb entstehenden hohen Temperaturen führen zu Problemen, die bei bekannten elastischen Walzen bis zur Zerstörung des Kunststoffbelages führen können. Zum einen sind bei bekannten Kunststoffbelägen maximale Temperaturdifferenzen von ca. 20°C über die Breite der Walze zulässig und zum anderen besitzen die für die Be­ schichtung üblicherweise verwendeten Kunststoffe einen wesentlich höhe­ ren Temperaturausdehnungskoeffizienten als die üblicherweise verwen­ deten Stahlwalzen bzw. Hartgußwalzen, so daß durch eine Temperaturer­ höhung hohe axiale Spannungen zwischen der Stahlwalze bzw. Hartguß­ walze und der mit ihr verbundenen Kunststoffbeschichtung auftreten. Durch diese hohen Spannungen verbunden mit insbesondere punktuell auftretenden Erhitzungsstellen innerhalb der Kunststoffbeschichtung können sogenannte Hot-Spots auftreten, an denen ein Ablösen oder sogar ein Aufplatzen der Kunststoffschicht erfolgt.

Diese Hot-Spots treten insbesondere dann auf, wenn zusätzlich zu den mechanischen Spannungen und der relativ hohen Temperatur Kristallisie­ rungspunkte in Form von beispielsweise fehlerhaften Klebungen, Ablage­ rungen oder überdurchschnittliche Einbuchtungen des elastischen Bela­ ges, beispielsweise durch Falten oder Fremdkörper an der Papierbahn, vorhanden sind. In diesen Fällen kann die Temperatur an diesen Kristalli­ sierungspunkten von üblichen 80°C bis 90°C bis auf über 150°C steigen, wodurch die erwähnte Zerstörung der Kunststoffschicht erfolgt.

Zur Steuerung der Eigenschaften der elastischen Bezugsschicht, werden pulverförmige Füllstoffe und/oder Fasern in das Matrixmaterial einge­ bracht. Je nach Menge und physikalischer Eigenschaft dieser Füllstoffe bzw. der Fasern, werden die physikalischen Eigenschaften der elastischen Bezugsschicht von den Füllstoffen bzw. den Fasern dominiert bzw. beein­ flußt.

Ein normalerweise bei der Satinage unerwünschter Effekt, die Schwarz- Satinage, wird zur Herstellung von Transparentpapier genutzt. Bei diesem Herstellungsprozeß werden Walzen mit Bezugsschichten höherer Steifig­ keit verwendet, so daß die Fasern der in den Preßspalt eingeführten Pa­ pierbahn aufgrund des erhöhten Drucks kollabieren, wodurch die ge­ wünschte Transparenz entsteht.

Eine generelle Erhöhung der Steifigkeit der Bezugsschicht erhöht jedoch die Wahrscheinlichkeit für eine ungleichmäßige Druckbeaufschlagung im Preßspalt, wodurch die Qualität des Transparentpapiers sinken kann.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Her­ stellung einer elastischen Walze der eingangs genannten Art sowie eine entsprechende Walze anzugeben, bei der die Gefahr des Auftretens von Hot-Spots verringert wird. Gleichzeitig soll die Walze zur Herstellung von qualitativ hochwertigem Transparentpapier geeignet sein.

Der die Walze betreffende Teil der Aufgabe wird erfindungsgemäß ausge­ hend von einer Walze der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zumindest ein Teil der Füllstoffe als langgestreckte, insbesondere stäbchenförmige Teilchen ausgebildet ist und daß die Länge der Teilchen kleiner als die radiale Dicke der elastischen Bezugsschicht ist. Ein ent­ sprechendes erfindungsgemäßes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß in das elastische Matrixmaterial zumindest ein Füllstoff in Form von langgestreckten, insbesondere stäbchenförmigen Teilchen eingebracht wird, deren Länger kleiner als die radiale Dicke der elastischen Bezugs­ schicht ist.

Durch die in das Matrixmaterial eingebrachten langgestreckten Teilchen wird sowohl die Wärmeleitfähigkeit als auch die Steifigkeit der elastischen Bezugsschicht verbessert. Aufgrund der erhöhten Wärmeleitfähigkeit kann die an kritischen Stellen auftretende Überhitzungswärme schneller abge­ führt werden, so daß ein Überschreiten der kritischen Temperatur und dadurch ein Auftreten von Hot-Spots verhindert wird. Dabei ist besonders die langgestreckte Ausbildung der Teilchen zur schnellen Wärmeabfuhr von kritischen Stellen beispielsweise in Richtung des Walzenkerns vorteil­ haft.

Die langgestreckte Form der Teilchen führt zusätzlich dazu, daß diejeni­ gen Teilchen, die im wesentlichen in radialer Richtung ausgerichtet sind, punktuell die Steifigkeit der elastischen Bezugsschicht erhöhen. Durch die langgestreckten Teilchen besitzt die elastische Bezugsschicht somit eine Vielzahl von Punkten mit erhöhter Steifigkeit, so daß mit einer entspre­ chend ausgestatteten Walze Transparentpapier herstellbar ist. Da die Länge der Teilchen kleiner als die radiale Dicke der elastischen Bezugs­ schicht ist, erstrecken sich die langgestreckten Teilchen nicht von der Oberfläche der Bezugsschicht bis zum Walzenkern, sondern es finden sich zwischen einzelnen Teilchen Bereiche, die von den Teilchen frei sind, so daß eine gewisse Elastizität der Bezugsschicht erhalten bleibt, wodurch die Qualität des hergestellten Transparentpapiers gegenüber einer voll­ ständig steifen Beschichtung erhöht wird. Ebenso befinden sich in axialer Richtung der Walze zwischen den punktförmigen steifen Stellen elastische Bereiche, die im wesentlichen frei von den Füllstoffen sind, so daß bei ei­ ner gleichmäßigen Verteilung der langgestreckten Teilchen sowohl in ra­ dialer als auch in axialer Richtung innerhalb der Bezugsschicht eine op­ timierte Kombination aus Steifigkeit und Elastizität entsteht.

Eine solche optimierte Kombination ist mit den bekannten pulverförmigen Füllmaterialen, die aus im wesentlichen runden Teilchen bestehen, nicht erreichbar. Auch die verbesserte Wärmeleitfähigkeit ist mit den bekannten Füllmaterialien nicht gegeben, da jede der im wesentlichen runden Teil­ chen so in das thermisch schlecht leitende Matrixmaterial eingeschlossen ist, daß eine Wärmeableitung beispielsweise in Richtung des Walzenkerns praktisch nicht gegeben ist.

Bevorzugt besitzen die erfindungsgemäß ausgebildeten langgestreckten Teilchen ein Verhältnis ihrer Länge zu ihrer Dicke von zwischen ca. 20 : 1 und 5 : 1, insbesondere von ca. 15 : 1 und 7 : 1 bevorzugt von ca. 10 : 1. Mit diesen bevorzugten Verhältniswerten wird eine ideale Kombination zwi­ schen Steifigkeit und Elastizität der Bezugsschicht erreicht. Die langge­ streckten Teilchen sind vorteilhaft in dem Matrixmaterial in radiale und/oder in axialer Richtung im wesentlichen statistisch verteilt, wodurch eine gleichmäßige Steifigkeit bei gleichmäßiger Elastizität der Bezugs­ schicht über die Länge der Walze erreicht wird.

Weiterhin ist vorteilhaft insbesondere ein überwiegender Teil der langge­ streckten Teilchen in dem Matrixmaterial im wesentlichen in radialer Richtung ausgerichtet, so daß durch den überwiegenden Teil der Teilchen die Steifigkeit der elastischen Bezugsschicht definiert wird. Grundsätzlich ist es auch möglich, daß die Teilchen in dem Matrixmaterial im wesentli­ chen statistisch verteilt, d. h. gleichmäßig in alle Richtungen ausgerichtet sind. In diesem Falle ist die erzielte Steifigkeit der Bezugsschicht geringer, wobei jedoch gleichzeitig die Wärmeleitfähigkeit der Bezugsschicht in axialer Richtung erhöht wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Teilchen aus wärmeleitfähigem Material ausgebildet, wobei die Wärmeleitfähigkeit der Teilchen höher ist als die des Matrixmaterials. Je nach Menge der ein­ gebrachten Teilchen wird die Wärmeleitfähigkeit der Bezugsschicht auf diese Weise erhöht, wobei insbesondere durch die in radialer Richtung ausgerichteten langgestreckten Teilchen eine Ableitung von überschüssi­ ger Wärme innerhalb der Bezugsschicht zu dem metallischen Walzenkern erfolgt, so daß unerwünschte Wärme innerhalb der Bezugsschicht schnell zu dem Walzenkern und über diesen seitlich abgeführt werden kann. Grundsätzlich können die die Füllstoffe bildenden Teilchen alle aus dem­ selben Material oder aus verschiedenen Materialien hergestellt sein. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Wärmeausdehnungskoeffizient der Teilchen kleiner als der des Matrixma­ terials. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Gesamtwärmeausdeh­ nungskoefiizient der Bezugsschicht kleiner ist als der des Matrixmaterials, so daß der Gesamtwärmeausdehnungskoeffizient an den Wärmeausdeh­ nungskoeffizienten des Walzenkerns angepaßt werden kann. Dadurch werden die bei einer Erhitzung der Walze auftretenden Längsspannungen zwischen der Bezugsschicht und dem Walzenkern verringert.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich ein Teil der Teilchen radial nach außen bis zur Oberfläche der elastischen Be­ zugsschicht. Dabei können die langgestreckten Teilchen bereits dement­ sprechend in die Bezugsschicht eingebracht werden, daß sie sich bis zu deren Oberfläche hin erstrecken. Falls die Oberfläche der Bezugsschicht nach ihrem Aufbringen zum Erzeugen einer hohen Oberflächenglätte ab­ geschliffen wird, können die langgestreckten Teilchen auch zunächst nicht ganz bis zur Oberfläche der Bezugsschicht reichen. Nach Abschleifen der Oberfläche liegen die Enden der langgestreckten Teilchen letztlich frei an der Oberfläche, so daß sie die gewünschten punktuellen Steiiigkeitsstellen bilden.

Vorteilhafte Werte für durchschnittliche Längen der erfindungsgemäßen langgestreckten Teilchen liegen zwischen ca. 200 und 600 µm, insbeson­ dere zwischen ca. 300 und 500 µm, bevorzugt bei ca. 400 µm. Die langge­ streckten Teilchen besitzen somit eine Länge die deutlich unterhalb der Länge von in der elastischen Bezugsschicht beispielsweise als Verstär­ kungslagen vorgesehenen Fasern, beispielsweise Kohlefasern, liegt. Bevor­ zugt bestehen die Teilchen aus Wollastonit und/oder Calciumsilicat. Grundsätzlich können jedoch auch andere Materialien mit vergleichbaren Eigenschaften verwendet werden.

Bevorzugt sind zusätzlich zu den Teilchen in dem Matrixmaterial Fasern eingebettet. Diese Fasern können in Rovings oder als Faservlies auf den Walzenkern aufgebracht werden und dienen üblicherweise der Verstär­ kung der elastischen Bezugsschicht.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Fasern in radial aufeinanderfolgenden Faserlagen angeordnet. Diese Fa­ serlagen können dabei voneinander beabstandet sein oder unmittelbar aneinander anliegen. Weiterhin können in der elastischen Bezugsschicht zwischen ca. 5 und 100, insbesondere zwischen ca. 20 und 70, bevorzugt ca. 30 bis 40 Faserlagen vorhanden sein. Je nach Dicke der elastischen Bezugsschicht können jedoch auch mehr oder weniger Faserlagen vorge­ sehen sein.

Durch die Faserlagen wird eine Verstärkung der elastischen Bezugs­ schicht erreicht, da üblicherweise eine lediglich aus Matrixmaterial beste­ hende Bezugsschicht nicht die für die Satinage erforderliche Steifigkeit be­ sitzt. Bei einer Ausbildung der elastischen Bezugsschicht aus mehreren Faserlagen besteht jedoch die Gefahr, daß bei ungenügender Verbindung zwischen den einzelnen Faserlagen eine Tendenz zum Ablösen der Faser­ lagen existiert.

Insbesondere bei einer Anordnung der langgestreckten Teilchen zwischen den einzelnen Faserlagen wird einer solchen Ablösetendenz entgegenge­ wirkt, da die langgestreckten Teilchen insbesondere bei radialer Ausrich­ tung eine zusätzliche Verbindung zwischen den einzelnen Faserlagen schaffen. Somit kann zusätzlich zu der erhöhten punktuellen Steifigkeit für die Schwarz-Satinage und der verbesserten Wärmeleitfähigkeit sowie dem ausgleichenden Wärmeausdehnungskoeffizienten auch die Lebens­ dauer einer erfindungsgemäß ausgebildeten Bezugsschicht durch verrin­ gerte Ablösetendenz verbessert werden.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen angegeben. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine erindungsgemäß ausgebil­ dete Walze mit elastischer Bezugsschicht und

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausge­ bildeten Walze.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines in Längsrichtung geschnittenen, beispielsweise aus Stahl oder Hartguß bestehenden Walzenkerns 1, der an seiner Au­ ßenseite mit einer ebenfalls geschnitten dargestellten elastischen Bezugs­ schicht 2 versehen ist.

Die Bezugsschicht 2 besteht aus einem elastischen Matrixmaterial 3, ins­ besondere aus einer Harz/Härter-Kombination, in die eine Vielzahl von Fasern 4 eingebettet sind. Bei den Fasern 4 kann es sich dabei beispiels­ weise um Kohlefasern oder um Glasfasern oder um eine Mischung aus Kohle- und Glasfasern handeln. Die Fasern 4 sind im wesentlichen in axialer Richtung des Walzenkerns 1 ausgerichtet und bilden eine Faserla­ ge 5, die beispielsweise durch Wickeln auf den Walzenkern 1 aufgebracht wurde. Durch die Fasern 4 wird zum einen die Steifigkeit der Bezugs­ schicht 2 gegenüber einer aus reinem Kunststoff bestehenden Bezugs­ schicht erhöht und gleichzeitig, insbesondere bei Verwendung von Kohle­ fasern, die Wärmeleitfähigkeit in axialer Richtung verbessert.

Zusätzlich zu den Fasern 4 sind in dem elastischen Matrixmaterial 3 Füll­ stoffe vorgesehen. Zum einen umfassen diese Füllstoffe langgestreckte, stäbchenförmige Teilchen 6 und zum anderen feinkörnige, den Füllstoff bildende Feinteilchen 7. Während die Feinteilchen im wesentlichen quasi­ kugelförmig ausgebildet sind und einen Durchmesser von beispielsweise 10 bis 20 µm besitzen, weisen die langgestreckten stäbchenförmigen Teil­ chen eine Länge von beispielsweise ca. 400 µm auf. Einige der langge­ streckten Teilchen 6 erstrecken sich jeweils mit einem Ende bis zur Ober­ fläche 8 der Bezugsschicht 2, während andere der langgestreckten Teil­ chen 6 sich mit ihrem jeweiligen Ende bis zur Oberfläche 9 des Walzen­ kerns 1 erstrecken. Alle langgestreckten Teilchen 6 sind dabei jedoch so ausgebildet, daß ihre Länge kürzer ist als die radiale Dicke der Bezugs­ schicht 2.

Die bis zur der Oberfläche 8 der Bezugsschicht 2 reichenden Teilchen 6 bilden an dieser Oberfläche 8 punktförmige Stellen 10 mit erhöhter Stei­ figkeit, die bei einer gleichmäßigen Verteilung der Teilchen 6 in der Be­ zugsschicht 2 entsprechend gleichmäßig über deren gesamten Oberfläche 8 verteilt sind. Insbesondere bei einer im wesentlichen radialen Ausrich­ tung der Teilchen 6 wird an den Stellen 10 die Steifigkeit der Bezugs­ schicht 2 gegenüber deren restlichen Bereichen deutlich erhöht. Auf diese Weise kann die in Fig. 1 dargestellte Walze zur Herstellung von Transpa­ rentpapier verwendet werden.

Da die Länge der Teilchen 6 kürzer ist als die radiale Dicke der Bezugs­ schicht 2, ist eine Erhöhung der Steifigkeit jeweils nur bereichsweise ent­ lang der Länge der jeweiligen Teilchen 6 gegeben. Über die gesamte Dicke der Bezugsschicht 2 bleibt eine gewisse Elastizität erhalten, da selbst bei exakt radial ausgerichteten Teilchen 6 zwischen deren unteren Enden und der Oberfläche des Walzenkern 1 jeweils eine gewisse Menge an flexiblem Matrixmaterial 3 vorhanden ist. Durch die dargestellte Kombination aus langgestreckten stäbchenförmigen Teilchen 6 und elastischem Matrixma­ terial 3 in der in Fig. 1 dargestellten Weise wird somit eine optimale Kom­ bination zwischen punktueller Steifigkeit und globaler Elastizität der Be­ zugsschicht erreicht.

Zusätzlich wird durch die langgestreckten Teichen 6 die Wärmeleitfähig­ keit der Bezugsschicht 2 erhöht, da die Teilchen 6 eine bessere Wärme­ leitfähigkeit besitzen als das Matrixmaterial 3. Dabei wird durch die in ra­ dialer Richtung oder schräg verlaufenden Teilchen 6 insbesondere die Wärmeleitfähigkeit der Bezugsschicht 2 in radialer Richtung verbessert, so daß sich zusätzlich zu der durch die Faserlage 5 verbesserten Wärmeleit­ fähigkeit in axialer Richtung eine Verbesserung in einer dazu senkrecht ausgerichteten Richtung ergibt.

Treten innerhalb der Bezugsschicht 2 punktuell Überhitzungsstellen so­ genannte Hot-Spots auf, so kann die unerwünschte Hitze entlang der langgestreckten Teilchen in radialer Richtung zu dem Walzenkern 1 und über diesen beispielsweise axial abgeführt werden. Grundsätzlich ist es auch denkbar, daß die dem Walzenkern zugeführte Wärme radial nach innen weitergeführt wird um entweder im Inneren axial abgeführt zu wer­ den oder beispielsweise von im Inneren der Walze vorhandenem Kühlme­ dium aufgenommen zu werden.

Während über die im wesentlichen in axialer Richtung ausgerichteten Fa­ sern 4 der Faserlage 5 nur ein Wärmetransport in axialer Richtung erfol­ gen kann, kann über die langgestreckten Teilchen 6 somit unerwünschte Wärme senkrecht dazu abgeführt werden. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da die unerwünschte Wärme wesentlich schneller in radialer Richtung aus der Bezugsschicht 2 abgeführt werden kann, da die Dicke der Bezugsschicht 2 typischerweise zwischen 1 mm und 3 cm beträgt, während die axiale Länge zwischen 3 bis 12 m betragen kann. Eine recht­ zeitige Ableitung von unerwünschter Hitze in axialer Richtung über die Faserlage 5 ist aufgrund der axialen Länge der Bezugsschicht 2 praktisch nicht möglich.

Werden die Teilchen 6 aus einem Material gewählt, das einen dem Materi­ al des Walzenkerns 1 ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, so nähert sich der Gesamtwärmeausdehnungskoeffizient der Bezugs­ schicht 2 dem Ausdehnungskoeffizienten des Walzenkerns 1 an. Dies gilt insbesondere dann, wenn eine Vielzahl der Teilchen 6 schräg oder im we­ sentlichen in axialer Richtung verlaufend angeordnet sind. Da das Ma­ trixmaterial 3 üblicherweise einen deutlich höheren Wärmeausdehnungs­ koeffizienten besitzt als der Walzenkern 1 kann durch die Verringerung des Gesamtwärmeausdehnungskoeffizienten der Bezugsschicht 2 auf­ grund der langgestreckten Teilchen 6 die bei einer Erhitzung der Walze auftretenden Längsspannungen zwischen dem Walzenkern 1 und der Be­ zugsschicht reduziert werden.

Die punktförmigen Feinteilchen 7 können ebenfalls zu einer Anpassung des Wärmeausdehnungskoeffizienten der Bezugsschicht 2 an den Wärme­ ausdehnungskoeffizienten des Walzenkerns 1 dienen oder sonstige ge­ wünschte physikalische Eigenschaften der Bezugsschicht definieren. Ge­ gebenenfalls können die Feinteilchen 7 auch völlig entfallen.

Die Faserlage 5 kann beispielsweise durch Wickeln von Faserrovings oder Faservlies auf den Walzenkern 1 erzeugt werden. Dies ist deutlicher in Fig. 2 zu erkennen, wo zwei radial voneinander beabstandet angeordnete Fa­ serlagen 5', 5" schematisch dargestellt sind. Die Fasern bzw. Faserrovings können dabei vor dem Wickeln mit sich im flüssigen Zustand befindendem Matrixmaterial 3 beaufschlagt werden, indem sie beispielsweise durch ein Matrixbad gezogen werden. Es ist jedoch auch möglich, daß die Fasern bzw. die Faserrovings trocken auf den Walzenkerns 1 gewickelt werden und während oder nach dem Aufwickeln mit Matrixmaterial durchtränkt werden, bis sie vollständig von diesem umgeben sind. Um eine glatte Oberfläche 8 der Walze zu erreichen, wird nach dem Wickelvorgang die oberste Schicht des Matrixmaterials 3 abgeschliffen, wodurch eine Viel­ zahl der langgestreckten Teilchen 6 an die Oberfläche 8 treten und somit die punktförmigen Stellen 10 erhöhter Steifigkeit bilden.

Die beiden Faserlagen 5', 5" sind über das Matrixmaterial 3 miteinander verbunden, wobei die untere Faserlage 5" ebenfalls über das Matrixmate­ rial 3 mit der Oberfläche 9 des Walzenkerns 1 verbunden ist. Während die Bezugsschicht 2 im Bereich der Faserlagen 5', 5" aufgrund der ineinan­ dergreifenden Fasern 4 sehr stabil ist, besteht in den durch gestrichelte Linien 11, 12 angedeuteten Bereichen zwischen den Faserlagen 5' und 5" bzw. zwischen der Faserlage 5" und der Oberfläche 9 des Walzenkerns 1 die Gefahr, daß bei entsprechender Beanspruchung eine Ablösung der Be­ zugsschicht 2 von dem Walzenkern 1 bzw. der beiden die Faserlagen 5', 5" enthaltenden Teilbereiche der Bezugsschicht 2 voneinander erfolgt.

Durch die langgestreckten stäbchenförmigen Teilchen 6 wird gerade in den gefährdeten Bereichen 11, 12 die Verbindung der unterschiedlichen Teilschichten der Bezugsschicht 2 verbessert. Die langgestreckten Teil­ chen 6 bilden in radialer Richtung Verstärkungsbrücken, so daß die Ge­ samtstabilität der Bezugsschicht 2 in radialer Richtung deutlich erhöht wird. Die beschriebenen Ablösungstendenz ist bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Bezugsschicht 2 somit nicht gegeben.

Durch die Verbesserung der Wärmeableitung ist es möglich, größere Nip­ breiten zu erzeugen, wodurch die Qualität der behandelten Papierbahn weiter verbessert wird. 1 Walzenkern,
2 Bezugsschicht
3 Matrixmaterial
4 Fasern
5, 5', 5" Faserlagen
6 langgestreckte stäbchenförmige Teilchen
7 Feinteilchen
8 Oberfläche der Bezugsschicht
9 Oberfläche des Walzenkerns
10 punktförmige Stellen
11 gestrichelte Linie
12 gestrichelte Linie

Claims (30)

1. Walze, insbesondere zum Glätten von Papierbahnen, mit einem ins­ besondere aus Metall bestehenden harten Walzenkern (1), der an seiner Außenseite mit einer elastischen Bezugsschicht (2) versehen ist, die aus einem elastischen Matrixmaterial (3) und in das Matrix­ material (3) eingebetteten Füllstoffen (6, 7) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Füllstoffe (6, 7) als langgestreckte, insbe­ sondere stäbchenförmige Teilchen (6) ausgebildet ist und daß die Länge der Teilchen (6) kleiner als die radiale Dicke der elastischen Bezugsschicht (2) ist.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (6) ein Verhältnis Länge zu Dicke von zwischen ca. 20 : 1 und 5 : 1, insbesondere von zwischen ca. 15 : 1 und 7 : 1, bevor­ zugt von ca. 10 : 1 besitzen.

3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (6) in dem Matrixmaterial (3) in radialer und/oder in axialer Richtung im wesentlichen statistisch verteilt sind.

4. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein insbesondere überwiegender Teil der Teilchen (6) in dem Matrixmaterial (3) im wesentlichen in radialer Richtung ausgerichtet ist.

5. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (6) in dem Matrixmaterial (3) im wesentlichen stati­ stisch ausgerichtet sind.

6. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (6) aus wärmeleitfähigem Material ausgebildet sind, wobei die Wärmeleitfähigkeit der Teilchen (6) höher ist als die des Matrixmaterials (3).

7. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Teil der Teilchen (6) radial nach innen bis zur Oberflä­ che (9) des Walzenkerns (1) erstreckt.

8. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient der Teilchen (6) kleiner ist als der des Matrixmaterials (3).

9. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (6) eine höhere Steifigkeit als das Matrixmaterial (3) besitzen.

10. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Teil der Teilchen (6) radial nach außen bis zur Oberflä­ che (8) der elastischen Bezugsschicht (2) erstreckt.

11. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (6) eine durchschnittliche Länge von zwischen ca. 200 und 600 µm, insbesondere von zwischen ca. 300 und 500 µm, bevorzugt von ca. 400 µm besitzen.

12. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (6) aus Wollastonit und/oder aus Calciumsilicat bestehen.

13. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den Teilchen (6) in dem Matrixmaterial (3) Fasern (4) eingebettet sind.

14. Walze nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (4) in einer Faserlage (5) oder in radial aufeinander­ folgenden Faserlagen (5', 5") angeordnet sind.

15. Walze nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserlagen (5', 5") voneinander beabstandet sind.

16. Walze nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserlagen aneinander anliegen.

17. Walze nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der elastischen Bezugsschicht (2) zwischen ca. 5 und 100, insbesondere zwischen ca. 20 und 70, bevorzugt ca. 30 bis 40 Fa­ serlagen (5, 5', 5") vorhanden sind.

18. Walze nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (6) zwischen den einzelnen Faserlagen (5', 5") ange­ ordnet sind.

19. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsschicht radial außenliegende Funktionsschicht und eine radial innenliegende Verbindungsschicht zum Verbinden der Funktionsschicht mit dem Walzenkern umfaßt und daß die Teilchen zumindest in der Funktionsschicht angeordnet sind.

20. Walze nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (4) als Glas- und/oder als Kohlefasern ausgebildet sind.

21. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Matrixmaterial (3) ein Kunststoff, insbesondere ein Duro­ plast oder ein Thermoplast ist.

22. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Matrixmaterial (3) aus einer Harz/ Härter-Kombination be­ steht.

23. Verfahren zum Herstellen einer elastischen Walze mit einem insbe­ sondere aus Metall bestehenden harten Walzenkern und einer aus einem elastischen Matrixmaterial bestehenden elastischen Bezugs­ schicht, insbesondere zum Herstellen einer Walze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in das elastische Matrixmaterial zumindest ein Füllstoff in Form von langgestreckten, insbesondere stäbchenförmigen Teilchen ein­ gebracht wird, deren Länge kleiner als die radiale Dicke der elasti­ schen Bezugsschicht ist.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den Teilchen in das elastische Matrixmaterial Fa­ sern eingebettet werden.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Bezugsschicht zumindest ein aus einer Viel­ zahl von Fasern bestehendes Faserbündel, insbesondere in mehre­ ren Faserlagen übereinander, auf den Walzenkern gewickelt wird und die Teilchen zwischen benachbarte Faserlagen und/oder zwi­ schen Faserlage und die Oberfläche des Walzenkerns und/oder zwi­ schen Faserlage und die Oberfläche der Bezugsschicht eingebracht werden.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserbündel durch einen oder mehrere Faserroving und/oder durch ein Faservlies gebildet wird, wobei ein Roving je­ weils aus einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden Fasern der gleichen Art besteht.

27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserbündel durch ein Faservlies gebildet wird.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserbündel vor dem Aufwickeln auf den Walzenkern mit dem Matrixmaterial umgeben werden, insbesondere durch ein Ma­ trixbad gezogen wird und daß die Teilchen bereits in dem Matrix­ material, insbesondere in dem Matrixbad, enthalten sind und/oder beim Aufwickeln in das das Faserbündel umgebende Matrixmaterial eingebracht werden.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserbündel im wesentlichen trocken auf den Walzenkern aufgewickelt wird und während oder nach dem Aufwickeln mit dem Matrixmaterial beaufschlagt, insbesondere vollständig in das Ma­ trixmaterial eingebettet wird, und daß die Teilchen bereits in dem Matrixmaterial enthalten sind und/oder nach oder während des Be­ aufschlagens mit Matrixmaterial in dieses eingebracht werden.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß als Fasern Glas- und/oder Kohlefasern verwendet werden.