DE3324016C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Kalanderwalze, wobei

• a) auf einer Welle unter axialem Preßdruck bei Anwendung von Vakuum ringförmige Füllelemente aufgepreßt werden und
• b) an den Enden der Walze Halteringe vorgesehen sind.

Ein derartiges Verfahren zur Herstellung einer Kalanderwalze ist bereits aus der DE-PS 5 75 388 bekannt, wobei dort das Auf­ pressen der einzelnen Scheiben der Kalanderwalze in einem luftleeren Raum erfolgt, was jedoch einen relativ großen Auf­ wand mit sich bringt und nicht immer gewährleistet werden kann, daß der Sitz der einzelnen Scheiben an der Welle der Kalander­ walze ausreichend gefestigt ist.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Kalanderwalze der genannten Art ist aus der DE-OS 28 50 164 bekannt, wobei dort der Raum zwischen der Welle der Kalanderwalze und dem Innendurchmesser der aufgespaltenen Scheiben mit einem aushärt­ barem Füllmaterial gefüllt wird.

Dieses Verfahren ist jedoch ebenfalls relativ aufwendig und kann möglicherweise zu einer ungleichmäßigen Härteverteilung innerhalb der Kalanderwalze führen.

Bei der Herstellung einer bekannten Kalanderwalze wird dem­ nach eine Stahlwelle zunächst in einer hydraulischen Hochdruck­ presse vertikal plaziert. Eine Deckscheibe aus Stahl wird dann am unteren Ende der Stahlwelle angeordnet. Dann werden Löcher, durchmessergleich mit der Stahlwelle, mittig der Füllelemente ausgestanzt und die Füllelemente werden nacheinander von oben schichtweise auf die Stahlwelle aufgesteckt. Der Stapel wird mit einem entsprechenden Druck beaufschlagt und nach Erreichen der erforderlichen Füllung auf die Stahlwelle entsprechend der geeigneten Dichte und Walzfläche, wird das obere Ende mittels einer weiteren Deckscheibe aus Stahl festgelegt und die Walzen­ fläche wird außen maschinell bearbeitet.

Die Füllung oder Füllelemente können aus Papier, Baumwolle, aus Wolle oder dgl. bestehen.

Die endgültigen Abmessungen der Kalanderwalze werden durch den Umfang, sowie durch die auf das Papier aufzubringende Ober­ flächenbeschaffenheit und die Dimensionen des schichtweise aufgestapelten Papiers bestimmt. Somit kann der Außendurch­ messer der Arbeitsfläche im Bereich von ca. 15 cm bis 86 cm und die Nutzlänge zum Beispiel zwischen 114 cm und 889 cm be­ tragen. Die Bohrung der Füllelemente ist normalerweise so aus­ gelegt, daß kein fester Sitz auf dem Außendurchmesser der Stahl­ welle erreicht wird, was wiederum durch die Größe der zu fer­ tigenden Kalanderwalze und die Einsatzgegebenheit vorbestimmt ist. Als Beispiel sei hier eine Kalanderwalze mit einer Länge von 182,4 cm und einem Außendurchmesser von 34,3 cm genannt, für die eine Bohrung von 17,8 cm erforderlich ist.

Kalanderwalzen dieser Art werden normalerweise als "weiche" Walzen bezeichnet und kommen für das Kalandieren verschiedener Blattmaterialien, wie z. B. Papier, für eine hohe Oberflächen­ gute zur Verwendung. Ein solcher Kalander umfaßt mehrere Walzen, weiche als auch harte, letztere üblicherweise aus Hartguß. Hier ist die Anordnung einer weichen und einer harten, den Wal­ zenspalt bildenden Walze vorgesehen, wobei zur Erzielung einer hohen Oberflächengüte auf dem zu kalandierenden Material hohe Andruckverhältnisse zwischen der weichen und der harten Walze im Walzenspalt aufgebaut werden müssen. Die Höhe des Andrucks im Walzenspalt ist jedoch bei den bekannten Kalandern aus ver­ schiedenen Gründen begrenzt.

Eine weiche Walze ergibt im Walzenspalt einen niedrigeren Druck je Flächeneinheit (Gesamtdruck) im Verhältnis zur Kraft je Einheit der Dimension (Lineardruck) zwischen der weichen und einer harten Walze und demzufolge, wenn die Verwendung einer weicheren Walze angestrebt wird und gleichzeitig ein vorgegebener Gesamtdruck im Walzenspalt aufgebaut werden soll, muß der Lineardruck zwischen der weichen und der harten Walze erhöht werden. Der erhöhte Lineardruck und die niedrigere Widerstandsfähigkeit gegenüber Deformierung in der weichen Walze erzeugt zusammengenommen in der weichen Walze eine ver­ stärkte Deformierung und damit zusammenhängend eine größere Wärmeentwicklung, hervorgerufen durch die Verformungsarbeit des Materials. Anbetracht dessen, daß die Verformungsarbeitung und die sich daraus ergebende Wärmeentwicklung in der weichen Walze nicht nur an der Oberfläche derselben auftritt, son­ dern auch zu einem gewissen Grad im Inneren und Anbetracht dessen, daß die Wärmeabfuhr von der weichen Walze im wesent­ lichen nur von der zylindrischen Oberfläche hauptsächlich durch Wärmeaufnahme und -ableitung der durchlaufenden zu kalandrierenden Bahn, erfolgt, tritt ein stetiger Temperaturanstieg auf, ins­ besondere dann, wenn das für die einzelnen Scheiben der Struktur der gefüllten Walze verwendete Material eine relativ niedrige Wärmeleitfähigkeit hat.

Um einen hohen Produktionsdurchsatz zu erreichen, müssen die Kalanderwalzen mit hoher Umfangsgeschwindigkeit laufen. Eine hohe Walzengeschwindigkeit trägt aber auch zu einer größeren Verformungsarbeit pro Zeiteinheit und damit zu größerer Wärmeentwicklung im Material der weichen Walze bei.

Die Tendenz zur Zerstörung der weichen Walzen durch die Wärme­ entwicklung im Füllmaterial definiert eindeutig das Maximum der Walzengeschwindigkeit in einem Kalander. Darüber hinaus leiden bisher bekannte Walzen unter dem weiteren Nachteil, daß deren Walzenoberfläche sehr leicht mechanisch beschädigt oder zerstört werden kann, was erfordert, daß diese Walzen nach relativ kurzer Einsatzzeit nachgeschliffen oder mit neuem Füll­ material bestückt werden müssen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, bei kon­ struktiv einfacher Ausgestaltung des Verfahrens und bei leichter Stapelbarkeit des Füllmaterials eine hohlraumfreie, insbeson­ dere zwischen der Welle und dem Füllmaterial hoch belastbare Kalanderwalze zu schaffen.

Zur Lösung der Aufgabe sind die Merkmale des Patentanspruchs vorgesehen.

Das Wesen der Erfindung liegt demnach darin, daß im wesent­ lichen der Hohlraum zwischen der Achswelle und den sich an­ schließenden Füllelementen unter Vakuum gesetzt wird, wobei in Verbindung mit dem Preßvorgang sich das Füllmaterial in Richtung auf die Welle ausdehnt und damit den Hohlraum füllt. Mit der anschließenden Evakuierung des Hohlraumes wird hier­ bei zwischen der Welle und dem Füllmaterial eine besonders feste Verbindung geschaffen.

Durch Evakuierung der Luft zwischen der Stahlwelle und dem Füllmaterial wird in dieser Art ein Zustand der Fertigkeit geschaffen und damit die Wahrscheinlichkeit des Zerreißens der Walze auf ein Minimum zurückgeführt.

Ein bedeutender Sicherheitsfaktor wird bei der Erfindung auch dadurch erzeilt, daß mit der Evakuierung der Luft aus dem Füll­ material mit der Anlage desselben an der Stahlwelle eine be­ deutend geringere Neigung zum Zurückfedern besteht.

In der Fortentwicklung der Erfindung wurden verschiedene Ver­ suche an den Stapelungen der Füllungen durchgeführt, u. a. mit wulstförmigem Papier, welches durch Pressung auf eine verwend­ bare Dichte gebracht wurde, um feststellen zu können, wie sich das Papier bei solchen Beanspruchungen verhält. Es wurde ermittelt, daß sich unter diesem Druck alle Papiergrade nach allen Richtungen gleich strecken. Einige Papiergrade bilden sich bei Druckent­ lastung fast vollständig zurück, andere wiederum nur teilweise. Es wurde ermittelt, daß sich alle Papiergrade nach innen zum Innendurchmesser der Papierfüllung hinstrecken, wobei eine gleiche Dehnung oder Streckung, unabhängig von der Größe des Innendurchmessers, festgestellt wurde.

Sowie diese gleichen Füllungen auf einen Dorn aufgebracht und zusammengepreßt wurden, hatten die Papiergrade, die sich nicht zurückbildeten, einen erweiterten Innendurchmesser, was den Schluß zuläßt, daß Papier, selbst wenn zusammengepreßt, sich nach allen Richtungen gleich streckt oder ausdehnt, soweit es jedoch auf einem Dorn zusammengepreßt wird hat es den Anschein, als ob sich das Papier vom Dorn hinwegstreckt, was zu der even­ tuell beweisbaren Folgerung führt, daß hier ein Einschluß und ein Druckaufbau von Luft innerhalb der Struktur beim Stapeln oder Füllen stattfindet. Dies führt dazu, daß die Probleme mit der Luftanreicherung am Dorn oder an der Achswelle durch Erzeugung eines Unterdrucks während der Füllung der Walze be­ seitigt werden konnen.

Die Erfindung wird nun ausführlich in Verbindung mit einer Zeichnung beschrieben, wobei die Zeichnung eine Seitenansicht einer Walze im Aufbau zeigt, wobei bestimmte Teile zum besseren Verständnis aufgeschnitten dargestellt sind.

In der Zeichnung ist mit der Bezugsziffer 10 die Achswelle der aufzubauenden Walze bezeichnet. Das untere Ende der Achs­ welle 10 wird in einer Öffnung 12 am oberen Ende eines Kolbens 14 passend aufgenommen, der durch nicht-dargestellte Mittel nach oben bewegt werden kann und damit einen Druck auf die Zwangsbegrenzung, dargestellt durch die Säulen 16, die Querarme 18 und die Blöcke 19 einer herkömmlichen Presse, ausübt. Dies ist eine ansich bekannte Anordnung und ist daher nicht weiter im einzelnen beschrieben.

Eine Mutter 20 ist in Gewindeeingriff mit dem unteren Ende der Achswelle 10, die beidseitig innen- und außenseitig über das Achswellenende gestreift jeweils eine Dichtung 22 bzw. 24 aufweist, wobei ein Haltering 26 oberhalb der Mutter 20 und der innensei­ tigen Dichtung ebenfalls auf die Achswelle angeordnet ist.

Mit dieser Anordnung in der Ausgangsposition werden die Füll­ elemente 20 Stück für Stück auf die Achswelle 10 aufgesteckt.

Ein oberer Haltering 36 wird auf die Achswelle 10 aufgebracht, derart, daß er oben auf dem Stapel zu sitzen kommt und dieser Stapel wird dann mit Druck beaufschlagt, ehe weitere Füllele­ mente 30 beim fortschreitenden Aufbau der Füllung dem Stapel hinzugefügt werden.

Es ist hierbei zu bemerken, daß die Füllelemente 30 oder "wulstförmigen Elemente" eine Vorbearbeitung derart erfahren haben, indem der ausgestanzte Innendurchmesser im Verhältnis zum Achswellendurchmesser bewußt größer gehalten ist, um die festgestellte, nach innen gerichtete Streckung unter dem ausge­ übten Druck und bei der Evakuierung der Luft aufzunehmen.

Für optimale Ergebnisse wurde eine Übergröße des Innendurch­ messers von mindestens 0,08 cm, jedoch nicht mehr als 0,317 cm als erforderlich festgestellt.

Die Füllelemente 30 werden auf die Achswelle 10 aufgestapelt, bis sie sich annähernd über die gesamte Länge der Achswelle 10 erstrecken.

Um einen Unterdruck angrenzend der Achswelle 10 zu erzeugen, wir ein Paar flexibler Plastikmanschetten 34, 35 eingesetzt, eine mit einem Druchmesser geringfügig größer als der Durch­ messer der fertiggestellten Walze und mit gleicher Länge, wie die beabsichtigte endgültige Walzen-Gesamtlänge und die andere Manschette 35 mit einem Durchmesser geringfügig größer als der Achswellen-Durchmesser. Diese Manschetten 34, 35 dienen dem Zweck, die Achswelle 10 und den Füllungsraum während des Aufbaus der Walze abzudichten.

Im Verlauf des Stapelns wird also eine äußere Plastikmanschette 34 nach oben gebogen, die mit dem Haltering 26 und dem oberen Haltering 36 mittels außen fest anliegender Haltebänder (nicht dargestellt) luftdicht verbunden ist.

Eine andere, innere Plastikmanschette 35 ist durch ein äußeres fest anliegendes, den oberen Haltering 36 umgreifendes Halteband an diesem befestigt und schließt das obere Ende der Achswelle 10 derart ein, daß Luft aus dem Raum innerhalb des Paares zusammenwirkender Plastikmanschetten evakuiert und ein Unter­ druck darin aufgebaut werden kann.

Eine Bohrung durch den unteren Haltering 26 vom Außen- zum Innendurchmesser nimmt eine Anschlußarmatur 38 für eine Saug­ leitung 40 auf, die mit einem geeigneten Kompressor (nicht dargestellt) verbunden ist, womit dann ein Unterdruck in dem Raum zwischen der Achswelle 10 und den gestapelten Füllelementen 3′ aufgebaut und derselbe dann mittels eines Unterdruckanzeige­ gerätes 42 gemessen wird.

Nach der Abdichtung wird eine Vakuumpumpe (nicht dargestellt) in Betrieb gesetzt und ein Unterdruck erzeugt.

Innerhalb weniger Minuten kommt dann die Plastikmanschette 34 gegen die äußere Walzenperipherie fest zum Anliegen.

Dann wird die Presse betätigt und der Stapel langsam, relativ zur Achswelle 10, zusammengepreßt.

Das Ergebnis ist, daß der Aufbau des Druckes langsam und all­ mählich ansteigend erfolgt, um der Vakuumpumpe die Funktion der Evakuierung zu ermöglichen.

Wenn die Manschette 34 an den Außendurchmesser des Stapels lose zu werden scheint, so kann und sollte die Manschette 34 so umgesetzt werden, daß sie straff gegen den Stapel zum An­ liegen kommt.

Der weitere Aufbau des Stapels erfolgt unter Verwendung einer Metallhülse, die einen Durchmesser gleich dem der Achswelle hat, womit weitere Füllelemente oben auf dem Stapel aufgebracht werden können.

Wenn die Achswelle 10 das für die vorgesehene Dichte erforder­ liche Gewicht erreicht hat, kann die obere Mutter nach unten gegen das Kopfende des Stapels festgeschraubt werden.

Der Druck auf den Stapel kann dann allmählich abgebaut werden, wobei die Mutter den Zusammenhalt des Stapels übernimmt.

Einer der damit erzielten Vorteile bei der Herstellung von Walzen gemäß dem beschriebenen Verfahren ist auch die damit erzielte gleichmäßige Härte, wie dies mittels Messungen fest­ gestellt wurde.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung einer Kalanderwalze, wobei

   • a) auf einer Welle unter axialem Preßdruck bei Anwendung von Vakuum ringförmige Füllelemente aufgepreßt werden und
   • b) an den Enden der Walze Halteringe vorgesehen sind,
2. dadurch gekennzeichnet, daß

   • c) die ringförmigen Füllelemente (30) derart auf der Welle (10) ge­ stapelt werden, daß zwischen dem Außendurchmesser der Welle (10) und dem Innendurchmesser der Füllelemente (30) ein Hohl­ raum gebildet wird,
   • d) der Hohlraum über eine Bohrung eines Halterings (26) mit einer Saugleitung (49) in Verbindung steht,
   • e) die ringförmigen Füllelemente (30) und die Welle (10) von Manschetten (34, 35) umgeben sind, welche an den Halteringen (26, 36) ansetzen.