DE4219989A1 - Verfahren zum Herstellen einer Walze mit elastischem Bezug und nach diesem Verfahren hergestellte Walze - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Her­ stellen einer Walze mit elastischem Bezug, bei dem auf einem Kern Ringscheiben aus einem blattförmigen Faser­ material aufgeschoben und axial zusammengepreßt werden und bei dem das Fasermaterial mit einem Kunststoff ver­ sehen und dieser ausgehärtet wird, sowie auf eine nach diesem Verfahren hergestellte Walze.

Derartige Walzen werden in Superkalandern und Kompakt­ kalandern eingesetzt und dienen dem Glätten von bahn­ förmigem Material, wie Papier, Vlies, Magnetband, Tex­ tilgewebe u. dgl. Als Kern dient ein Schaft oder ein Hohlzylinder, der insbesondere aus Grauguß oder Stahl besteht.

Wie aus EP 0 131 083 B1 hervorgeht, besteht das Faser­ material vornehmlich aus Zellstoffasern. Beispielsweise weist der europäische Standardbezug für elastische Ka­ landerwalzen 80% Baumwolle und 20% Wolle auf. Es gibt auch Walzenbezüge, die bis zu 50% Asbestfasern oder bis zu 15% Kohlenstoffasern enthalten. Die Eigenschaf­ ten der Walze hängen vom Mischungsverhältnis ab. Wenn beispielsweise durch Erhöhung des Anteils an tierischer Wolle die Resistenz gegen Markierungen durch Falten u. dgl. im durchlaufenden Bahnmaterial verbessert werden soll, verringert sich aufgrund der durch diese Faserart bedingte höhere Hysterese und der mit ihr verbundenen starken Aufheizung gleichzeitig die mechanische Belast­ barkeit, so daß ein Betrieb bei hoher Belastung, also höheren Maschinengeschwindigkeiten und höheren Strecken­ lasten, nicht mehr möglich ist.

Auch die Temperaturbeständigkeit spielt eine Rolle, weil sich im Bezug durch Hysterese Wärme entwickelt und in manchen Fällen die elastischen Walzen mit beheizten Walzen zusammenwirken. In diesem Zusammenhang ist aus US 2 987 802 A ein eingangs erwähntes Verfahren be­ kannt, bei dem der Faserbrei, aus dem das Fasermaterial in einer Papiermaschine hergestellt wird, mit einem warmhärtenden Kunststoff versetzt wird, der vor dem Ausschneiden der Ringscheiben während sechs bis zehn Minuten bei 290 bis 300°C ausgehärtet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elasti­ schen Bezug zu schaffen, der hochbelastbar und trotzdem markierungsresistent ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem eingangs beschriebenen Verfahren dadurch gelöst, daß der Kunst­ stoff im wesentlichen bei Umgebungstemperatur vernetzt wird und dabei eine so geringe Vernetzungsgeschwindig­ keit besitzt, daß ein Teil der bis zur Aushärtung er­ forderlichen Vernetzung während einer nach dem Beginn des Zusammenpressens liegenden Reifezeit erfolgt.

Wegen der geringen Vernetzungsgeschwindigkeit ist zum Zeitpunkt des Zusammenpressens der Ringscheiben erst ein Bruchteil der gesamten Vernetzungsreaktionen abge­ laufen. Der weitere Vernetzungsvorgang findet nicht nur innerhalb der Ringscheiben, sondern auch zwischen den unter hohem Druck aufeinander gepreßten Oberflächen benachbarter Ringscheiben statt. Nach der vorgesehenen Reifezeit ergibt sich ein homogener Bezugskörper, der die für hohe Beanspruchungen ausreichende Härte und Elastizität besitzt und aufgrund seiner Homogenität in der Lage ist, auch die hohen betriebsbedingten Überbe­ lastungen elastisch aufzunehmen, d. h. ohne die bei her­ kömmlichen Walzenbezügen hierbei verursachten partiel­ len Stauchungen, Knickungen und Ringscheibenverschie­ bungen. Dadurch wird eine sehr gute Markierungs­ resistenz erzielt.

Wesentlich ist auch, daß die Vernetzung im wesentlichen bei Umgebungstemperatur abläuft, also keine erheblichen Vernetzungsreaktionen aufgrund einer Beheizung erfol­ gen. Während des Vernetzens treten daher keine nennens­ werten Temperaturunterschiede auf, die zu unterschied­ lichen Reaktionen und daher unterschiedlichen Material­ eigenschaften führen, was später den Ausgangspunkt von Rissen und anderen Schäden bilden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß zum Aushärten keine Heizvor­ richtung erforderlich ist, sondern daß bei der im übri­ gen fertiggestellten Walze lediglich die Reifezeit ab­ gewartet werden muß.

Es ist bekannt, daß man bei kalthärtenden Kunststoffen die Vernetzungsgeschwindigkeit durch Wahl von Art und Menge des Härter-Zusatzes einstellen kann. Erfindungs­ gemäß ist die Wahl so zu treffen, daß für die Herstel­ lung des mit Kunststoff versetzten Fasermaterials, für das Ausstanzen der Ringscheiben und für das Aufeinan­ derschichten und Zusammenpressen ausreichend Zeit bleibt, ohne daß der Vernetzungsvorgang schon soweit fortgeschritten ist, daß die angestrebte Vernetzung zwischen benachbarten Ringscheiben nur noch unvollstän­ dig erfolgt. Aus diesem Grund muß man eine entsprechend lange Reifezeit ansetzen. Insbesondere sollte die Rei­ fezeit der überwiegende Teil der Vernetzung oder sogar mindestens 75% der gesamten Vernetzung erfolgen.

Gemäß bevorzugten Einstellungen der Vernetzungsge­ schwindigkeit sollte die Reifezeit mindestens zwei Tage oder, besser noch, mindestens eine Woche betragen.

Da sich die besten Ergebnisse bei einer äußerst gerin­ gen Vernetzungsgeschwindigkeit zeigten, kann die gesam­ te Vernetzung vorzugsweise nach etwa zwei bis vier Wo­ chen abgeschlossen ist.

Die einfachste Art der Herstellung besteht darin, daß das Fasermaterial in einer Papiermaschine aus Faserbrei hergestellt und diesem Faserbrei der Kunststoff beige­ mischt wird. Daß hierbei der Kunststoff schon im Faser­ brei zu vernetzen beginnt, ist wegen der geringen Ver­ netzungsgeschwindigkeit zulässig.

Des weiteren empfiehlt es sich, daß aus dem Faserbrei eine Bahn erzeugt und diese durch kurzzeitige Erwärmung auf etwa 100°C bis auf eine die weitere Verarbeitung ermöglichende Restfeuchte getrocknet wird. Durch die Trocknung ist das Fasermaterial bei den anschließenden Stanz- und Schichtvorgängen leichter handhabbar. Da die hierfür erforderliche Beheizung nur kurzzeitig auf­ tritt, ist die hierbei in Kauf zu nehmende Erhöhung der Vernetzungsgeschwindigkeit zulässig.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß das blatt­ förmige Fasermaterial mit dem Kunststoff imprägniert wird. Hierdurch vermindert sich der vor dem Zusammen­ pressen liegende Abschnitt der Vernetzungszeit.

Vorzugsweise beträgt die Kunststoffmenge etwa 5 bis 40% der Fasermenge, insbesondere etwa 20 bis 30% der Fasermenge.

Als Kunststoff empfiehlt sich insbesondere ein wasser­ dispergierbares Epoxy-System mit einem Langsam-Härter. Als Langsam-Härter kommt insbesondere ein Polyaminoamin in Betracht.

Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Walze besitzt einen elastischen Bezug, der durch einen homogenen Körper gebildet ist, der aus Fasern und einem gleichmäßig ausgehärtetem Kunststoff besteht.

Dieser Kunststoff sollte insbesondere ein mit Polyami­ noamin gehärtetes Epoxy-System sein.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße hergestellte elastische Walze,

Fig. 2 die Draufsicht auf eine Ringscheibe und

Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch eine andere Ausfüh­ rungsform.

Die Walze 1 der Fig. 1 besitzt einen Kern 2 aus Stahl, der an seinen äußeren Enden 3 und 4 gelagert werden kann. Ein elastischer Bezug 5 besteht aus einer Viel­ zahl von Ringscheiben 6 aus Fasermaterial. Diese befin­ den sich zwischen zwei Druckringen 7 und 8, welche mit Hilfe von Spannmuttern 9 und 10 gegeneinander bewegt werden können. Die Ringscheiben 6 weisen je einen Aus­ schnitt 11 auf, der mit einer axial verlaufenden Leiste am Kern 2 zusammenwirkt und auf diese Weise eine Rota­ tion des Bezuges 5 verhindert.

Die Ringscheiben 6 sind aus einem Bahnmaterial ausge­ stanzt, das auf einer herkömmlichen Papiermaschine her­ gestellt worden ist. Sie bestehen überwiegend aus Fa­ sern, wobei in erster Linie Baumwollfasern in Betracht kommen. Diese können aber auch mit anderen Fasern, wie Kunststoffasern, Mineralfasern, Kohlefasern oder tieri­ schen Wollfasern versetzt sein. Durch die Mischung der Baumwollfasern mit Kunststoff- oder Mineralfasern wird der elastische Verformungsbereich vergrößert und damit das Rückstellvermögen beim Durchlaufen von Falten und Papierbatzen gesteigert. Die Ringscheiben können aber auch aus einem Kunststoffvlies oder Kunststoffpapier ohne Baumwollfasern bestehen.

Außerdem enthalten die Ringscheiben 5 bis 40% der Fa­ sermenge an Kunststoff. Dieser Kunststoff ist dem Fa­ serbrei in der Papiermaschine beigemischt worden. Es handelt sich um einen kalthärtenden Kunststoff, dessen Härter-Komponente so gewählt ist, daß sich eine so ge­ ringe Vernetzungsgeschwindigkeit ergibt, daß die voll­ ständige Aushärtung erst nach einigen Tagen oder Wochen erfolgt. Daher befindet sich der in den Ringscheiben 6 enthaltene Kunststoff, wenn die Ringscheiben auf dem Kern 2 geschichtet und anschließend zusammengepreßt werden, noch im Anfangsstudium der Vernetzung. Ein hierfür geeigneter Kunststoff ist ein mit Polyaminoamin als Langsam-Härter versetztes wasserdispergierbares Epoxy-System.

Um den gewünschten Endzustand der Walze zu erhalten, ist nach dem Zusammenpressen der Ringscheiben 6 auf dem Kern 2 nichts anderes erforderlich als die Reifezeit, die sich nach Tagen oder Wochen bemessen läßt, abzuwar­ ten. Als dann besitzt die Walze einen homogenen elasti­ schen Bezug, der für hohe Geschwindigkeiten und Drücke geeignet ist und eine hohe Markierungsresistenz be­ sitzt.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist der elasti­ sche Bezug 105 auf einem als Hohlwalze ausgebildeten Kern 102 aufgesetzt. Er wird wieder durch Druckringe 107 mittels Spannmuttern 109 axial zusammengepreßt. Der Kern 102 ist über Lager 112 auf einem Träger 113 gela­ gert und kann zusätzlich durch hydrostatische Stützel­ emente 114, die an der Innenumfangsfläche des Walzen­ mantels angreifen, abgestützt werden. Der Träger 113 ist in ständerfesten Lagern 115 gehalten.

Der Bereich der Umgebungstemperatur deckt in erster Linie die Raumtemperatur, wie sie in Innenräumen herrscht, soll aber nicht ausschließen, daß die Walze auch Außentemperaturen ausgesetzt sein kann.

Claims (15)

1. Verfahren zum Herstellen einer Walze mit elasti­ schem Bezug, bei dem auf einem Kern Ringscheiben aus einem blattförmigen Fasermaterial aufgeschoben und axial zusammengepreßt werden und bei dem das Fasermaterial mit einem Kunststoff versehen und dieser ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff im wesentlichen bei Umgebungs­ temperatur vernetzt wird und dabei eine so geringe Vernetzungsgeschwindigkeit besitzt, daß ein Teil der bis zur Aushärtung erforderlichen Vernetzung während einer nach dem Beginn des Zusammenpressens liegenden Reifezeit erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Reifezeit der überwiegende Teil der Vernetzung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß während der Reifezeit mindestens 75% der gesamten Vernetzung erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reifezeit mindestens zwei Tage beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reifezeit mindestens eine Woche beträgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernetzung nach etwa zwei bis vier Wochen abgeschlossen ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial in einer Pa­ piermaschine aus Faserbrei hergestellt und diesem Faserbrei der Kunststoff beigemischt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Faserbrei eine Bahn erzeugt und diese durch kurzzeitige Erwärmung auf etwa 100°C bis auf eine die weitere Verarbeitung ermöglichende Rest­ feuchte getrocknet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das blattförmige Fasermaterial mit dem Kunststoff imprägniert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffmenge etwa 5 bis 40% der Fasermenge beträgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kunststoffmenge etwa 20 bis 30% der Fasermenge beträgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß als Kunststoff ein was­ serdispergierbares Epoxy-System mit einem Langsam- Härter verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Langsam-Härter ein Polyaminoamin ist.

14. Walze mit elastischem Bezug, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Bezug (5; 105) durch einen homogenen Körper gebildet ist, der aus Fasern und einem gleichmäßig ausgehärteten Kunststoff besteht.

15. Walze nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein mit Polyaminoamin gehärtetes Epoxy-System ist.