DE4312348A1

DE4312348A1 - Verfahren zur Herstellung einer Walze

Info

Publication number: DE4312348A1
Application number: DE4312348A
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Higashino; Shosaku Nakamura; Akira Iimurou; Misao Maeyama; Yoshimi Fukushige
Original assignee: Toho Yogyo Co Ltd
Current assignee: Toho Yogyo Co Ltd
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1993-04-15
Publication date: 1994-03-03
Also published as: US5309631A; JPH0679076A; JP2580447B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Walze gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Derartige Walzen werden in verschiedensten Vorrichtungen und Apparaten verwendet. Insbesondere betrifft die Erfin dung ein Verfahren, welches zur Herstellung einer hitzebe ständigen Walze geeignet ist, die in Einrichtungen zur Her stellung von Stahlplatten mit einer kontinuierlichen Glüh vorrichtung oder Beschichtungsvorrichtung verwendet wird.

Es ist bereits bekannt, anstelle von Stahlwalzen und Gummi walzen verschiedene Arten von Faserwalzen herzustellen. Ein übliches Herstellungsverfahren für solche Faserwalzen umfaßt die folgenden Schritte: Stanzen von ringröhrenförmi gen Scheiben einer vorbestimmten Größe aus einem plattenar tigen, beispielsweise nicht gewobenen Material, Anordnen einer Vielzahl solcher Scheiben um eine Walzenwelle herum, wobei die Walzenwelle in hohle Bereiche der Scheiben ge steckt wird, und Aufbringen eines Druckes in axialer Rich tung auf die Scheiben zum Formpressen einer Walze.

Ein erheblicher Nachteil liegt bei dem erwähnten üblichen Herstellungsverfahren jedoch darin, daß aufgrund des Aus stanzens von ringröhrenförmigen Scheiben aus einem blatt- oder plattenartigen Fasermaterial diejenigen Bereiche, die zum hohlen Bereich der ringröhrenförmigen Scheibe und zu ihrer äußeren Peripherie gehören, als nicht verwendete Fragmente oder Abfallteile nach dem Ausstanzen übrigblei ben, was eine unwirtschaftliche Verwendung des gesamten plattenförmigen Fasermaterials zur Folge haben kann. Insbe sondere steigen die Kosten der fertigen Walze gewaltig an, wenn ein teueres Material als plattenförmiges Fasermaterial verwendet wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren zur Herstellung einer Faserwalze zu schaffen, mittels dem es möglich ist, das als Ausgangsprodukt verwendete Fa sermaterial ohne Verlust effektiv zu nutzen.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Er findung ergeben sich aus dem Patentanspruch.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, riemenartige Teile aus einem plattenartigen Fasermaterial zu schneiden, anstatt ringröhrenförmige Scheiben aus diesem zu stanzen, wobei das riemenartige Teil in der nachfolgend beschriebe nen besonderen Weise verarbeitet wird, wodurch das gesamte plattenförmige Fasermaterial effektiv verwendet wird.

Bei dem Walzenherstellungsverfahren gemäß der Erfindung wird ein Ende eines riemenartigen Fasermaterials in Längs richtung mit einem Nähfaden derart genäht, daß die längsge richtete Länge des genähten einen Endes kürzer ist als das andere freie Ende. Hierdurch wird ein kreisförmiger Bogen geformt, in welchem das genähte eine Ende die Innenseite belegt, während das andere freie Ende die Außenseite be legt. Das genähte, riemenartige Fasermaterial wird dann auf einer Walzenwelle derart befestigt, daß eine dicke Fläche (face) des genähten einen Endes in Kontakt mit der Walzen welle gelangt.

Erfindungsgemäß werden zuerst mehrere riemenartige Faser teile vorbereitet. Diese riemenartigen Faserteile können dadurch hergestellt werden, daß sie aus einem plattenarti gen Fasermaterial in Längsrichtung geschnitten werden, sie können andererseits jedoch auch direkt auf eine bekannte Art und Weise hergestellt werden. Die Breite der riemenar tigen Faserteile kann frei gewählt werden, bewegt sich je doch im allgemeinen im Bereich zwischen 3 und 10 cm. Die Dicke der riemenartigen Faserteile kann ebenfalls frei ge wählt werden, bewegt sich jedoch im allgemeinen im Bereich zwischen 1 und 3 mm. Die Rohdichte der riemenartigen Faser teile kann ebenfalls frei gewählt werden, wobei nicht gefordert wird, daß sie extrem hoch ist; sie bewegt sich im allgemeinen im Bereich zwischen 0,4 und 0,7 g/cm³. Als plattenförmiges Fasermaterial können verschiedene bekannte Materialien verwendet werden, einschl. nicht gewobenes Ma terial, Filz, Wirk- oder Strickwaren, gewobenes Material o. ä. Als Faser für das Fasermaterial wird synthetische Fa ser, halbsynthetische Faser, Naturfaser oder irgendeine an dere bearbeitbare Faser einzeln oder gemischt verwendet. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft, wenn als Faser material eine teure synthetische Faser verwendet wird. Als Beispiele für eine solche Faser kann paraaromatische Polya midfaser (hitzebeständig bis 300°C), aromatische Polyamid faser (hitzebeständig bis 200°C), Polyphenylensulfidfaser (hitzebeständig bis 260°C), Phenolharzfaser (hitzebeständig bis 250°C), spezielle Polyesterfaser (hitzebeständig bis 220°C), etc., verwendet werden.

Der nächste Schritt besteht darin, ein Ende, d. h. entweder das linke oder das rechte Ende der riemenartigen Fasermate rialien mit einem Nähfaden in Längsrichtung zu nähen. Das riemenartige Fasermaterial besteht aus einem riemenartigen Faserteil oder aus wenigstens zwei riemenartigen Fasertei len, die einander überlappen. Bei diesem Nähschritt genügt es, entweder ein riemenartiges Faserteil oder zwei über lappte Teile zusammenzunähen, wobei ein einziges genähtes Material gebildet wird. Es ist auch möglich, zwei solche genähte Materialien zu kombinieren, indem sie nochmals zu sammengenäht werden, wobei sie entsprechend aus zwei rie menartigen Teilen gebildet sind (in diesem Fall wird ein zweites genähtes Material erhalten, welches aus vier rie menartigen Faserteilen gebildet ist). Wesentlich ist beim Nähschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß ein Ende in einer solchen Art und Weise genäht wird, daß das eine Ende etwas wellenförmig oder gerafft ist, wodurch die längsgerichtete Länge des einen Endes kürzer ist als die längsgerichtete Länge des anderen freien Endes. Beim Nähen mittels einer Nähmaschine ist es wesentlich, daß unter schiedliche Zugkräfte (tensile strength) zwischen einem Na delfaden und einem Spulenfaden aufgebracht werden, und daß ein Ende genäht wird, während mit dem Faden mit der höheren Zugkraft gezogen wird, so daß die längsgerichtete Länge des genähten einen Endes kürzer ist als diejenige des anderen freien Endes, wie oben erwähnt wurde. Die Zugkraft für den Nadel- oder Spulenfaden kann frei gewählt werden, vorzugs weise wird jedoch eine Zugkraft von etwa 10 kp auf den Na delfaden und etwa 20 kp auf den Spulenfaden aufgebracht. Um den Nähschritt manuell durchzuführen, ist es erforderlich, ein Ende zu nähen, während die längsgerichtete Länge hier von etwas gekürzt wird, so daß die längsgerichtete Länge des genähten einen Endes kürzer ist als diejenige des ande ren Endes. Weiterhin kann irgendein Nähfaden verwendet wer den, wobei es besonders vorteilhaft ist, einen Nähfaden zu verwenden, der aus der gleichen Faser wie das riemenartige Fasermaterial besteht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur in Draufsicht ein riemenartiges Fasermaterial, von dem ein Ende in Längs richtung mit einem Nähfaden genäht ist.

Wenn das riemenartige Fasermaterial mit einem Nähfaden 1 in der erwähnten Weise genäht wird, wird die längsgerichtete Länge des einen Endes kürzer als diejenige des anderen En des. Hierbei wird ein kreisförmiger Bogen derart geformt, daß das genähte eine Ende auf der Innenseite liegt, während das andere Ende auf der Außenseite liegt, wie in der Zeich nung gezeigt. Infolge des Kürzens der längsgerichteten Länge des einen Endes entstehenden Falten 2. Außerdem sind konkave Bereiche 3 gebildet, die korrespondierend zu auf der Walzenwelle vorgesehenen konvexen Bereichen geformt sind, um ein Durchdrehen zu verhindern. Der Krümmungsradius dieses kreisförmigen Bogens kann gleich dem Radius einer Walzenwelle sein, auf der er befestigt wird. Der Krümmungs radius des kreisförmigen Bogens kann in Abhängigkeit des Kürzungsmaßes der längsgerichteten Länge des genähten einen Endes frei gewählt werden.

Das genähte, riemenartige und zu einem kreisförmigen Bogen teil geformte Fasermaterial wird dann auf einer Walzenwelle derart aufgenommen oder um diese herumgewickelt, daß eine dicke Fläche des einen Endes in Kontakt mit der Walzenwelle gelangt. Falls die längsgerichtete Länge des genähten rie menartigen Fasermaterials endlos ist, kann das genähte rie menartige Fasermaterial auf einfache Weise auf der Walzen welle befestigt werden, indem das genähte riemenartige Fa sermaterial kontinuierlich spiralenförmig um die Walzen welle herumgewickelt wird. Falls das genähte riemenartige Fasermaterial eine begrenzte Länge aufweist, kann nach dem spiralförmigen Aufwickeln eines genähten riemenartigen Fa sermaterials einer solchen begrenzten Länge ein weiteres genähtes riemenartiges Fasermaterial überlagernd und in Fortführung des Endes des vorhergehenden genähten riemenar tigen Fasermaterials herumgewickelt werden. Daraufhin wird in gleicher Weise wie bei üblichen Faserwalzen mit ringröh renförmigen Scheiben ein Formpreßvorgang in axialer Rich tung von den beiden entgegengesetzten Seiten her durchge führt. Es folgt eine Drehbearbeitung, um ein walzenförmiges Produkt zu erhalten, und weiterhin das Imprägnieren mit ei nem Harz, wodurch letztlich eine Faserwalze von der ge wünschten Härte erhalten wird.

Vorzugsweise wird auch das genähte riemenartige Fasermate rial einer Zugbehandlung unterworfen und hiernach um die Walzenwelle gewickelt, anstatt das genähte riemenartige Fa sermaterial zu wickeln wie es ist. Wenn vorher eine derar tige Zugbehandlung durchgeführt wird, ist das genähte rie menartige Fasermaterial beim Wickelschritt in wünschens werter Weise weniger dehnbar. Es ist auch möglich, anstelle eines direkten Wickelns um die Walzenwelle eine Faserwalze dadurch zu schaffen, daß das genähte riemenartige Fa sermaterial um eine provisorische Welle gewickelt wird, daß das gewickelte Material von zwei Seiten her in axialer Richtung formgepreßt wird, wodurch das zusammengedrückte Material zu einer Walze geformt wird, daß die Walze mit Harz imprägniert wird, die provisorische Welle aus der Walze entfernt wird, wodurch ein hohler Zylinder aus dem genähten riemenartigen Fasermaterial hergestellt wird, und daß der hohle Zylinder auf der Walzenwelle befestigt wird.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.

Beispiel 1

Für einen plattenartigen Filz von 400 g/m² Einheitsgewicht und 2,5 mm Dicke wurde eine paraaromatische Polyamidfaser mit einer Feinheit von 1,5 Denier verwendet. Aus diesem plattenartigen Filz wurden riemenartige Filzteile (rie menartige Faserteile) von jeweils 50 mm Breite ausgeschnit ten. Daraufhin wurden zwei riemenartige Filzteile gegensei tig überlappt, und das rechte Ende der sich überlappenden zwei riemenartigen Filzteile wurde in Längsrichtung mittels einer Nähmaschine genäht, wodurch ein erstes genähtes Mate rial geschaffen wurde, welches aus zwei teilweise genähten riemenartigen Filzteilen besteht. Dieses erste genähte Ma terial wurde zu einem kreisförmigen Bogen geformt, wobei seine rechte Seite gekrümmt ist. Weiterhin wurden zwei der artige erste genähte Materialien gegenseitig überlappt, und das rechte Ende der überlappenden zwei ersten genähten Ma terialien wurde in Längsrichtung mittels einer Nähmaschine genäht, wodurch ein zweites genähtes Material geschaffen wurde, welches aus zwei (teilweise genähten) ersten genäh ten Materialien besteht. Dieses zweite genähte Material wurde ebenfalls zu einem kreisförmigen Bogen geformt, wobei seine rechte Seite gekrümmt ist. Beim Nähschritt wurden 10 kp Zugkraft auf den Nadelfaden und 20 kp Zugkraft auf den Spulenfaden aufgebracht. Sowohl für den Nadelfaden als auch für den Spulenfaden wurde ein Faden aus paraaromatischen Polyamid-Multifilamenten verwendet.

Konkave Bereiche, die korrespondierend zu auf der Walzen welle ausgebildeten konvexen Bereichen zur Verhinderung ei nes Durchdrehens vorgesehen sind, wurden auf der dicken Fläche der rechten Seite des geschaffenen zweiten genähten Materials ausgebildet. Das zweite genähte Material wurde daraufhin spiralförmig 1300mal derart gerollt, daß die dicke Fläche auf der rechten Seite des zweiten genähten Ma terials mit der Oberfläche der Walzenwelle in Kontakt ge langen konnte (wobei der Wellendurchmesser 810 mm und die Länge 3055 mm betrug), wodurch ein zylindrisches Material entstand. Dieses zylindrische Material wurde dann formge preßt, indem es von zwei Seiten auf der Walzenwelle in axi aler Richtung zusammengedrückt wurde. Das sich in einem derartigen formgepreßten Zustand befindende zylindrische Material wurde dann zu einer Walze geformt. Anschließend wurde das gerollte zylindrische Material mit einem kerami schen Beschichtungsmittel der nachfolgend beschriebenen Zusammensetzung imprägniert (dessen Festkörperanteil 30 Gewichts-% betrug), dann getrocknet und bei 140°C 90 Minu ten lang ausgehärtet, wodurch die fertige Walze geschaffen wurde. In dieser Walze war ein Festkörperanteil des kerami schen Beschichtungsmittels mit einem Verhältnis von 10 g auf 100 cm³ des zylindrischen Materials enthalten. Die Zusammensetzung des keramischen Beschichtungsmaterials be trug

Hauptkomponente: Silikonoxid
Lösungsmittel: Isopropylalkohol
Viskosität: 900 cp
Dichte: 1,3
pH-Wert: 12.

Die auf die erwähnte Weise erhaltene Walze wies einen äuße ren Durchmesser von 900 mm (wobei der Außendurchmesser der Walzenwelle 810 mm war und das zylindrische Material eine Dicke von 45 mm aufwies) und eine Breite von 2600 mm auf. Die Dichte des zylindrischen Materials betrug 0,61 g/cm³ und seine Härte 95°. Da in diesem Beispiel eine paraaroma tische Polyamidfaser verwendet wurde, die eine außergewöhn liche Hitzebeständigkeit aufwies, wurde die Walze vorzugs weise als hitzebeständige Überführungswalze (bridle roll) verwendet.

Beispiel 2

Wie beim vorstehend beschriebenen Beispiel 1 wurde ein plattenartiger Filz verwendet. Aus diesem plattenartigen Filz wurden riemenartige Filzteile (riemenartige Faser teile) von 30 mm Breite ausgeschnitten. Daraufhin wurden zwei dieser riemenartigen Filzteile miteinander überlappt, und das rechte Ende der überlappenden zwei riemenartigen Filzteile wurde in Längsrichtung mittels einer Nähmaschine genäht, wodurch ein erstes genähtes Material geschaffen wurde, welches aus zwei teilweise genähten riemenartigen Filzteilen bestand. Dieses erste genähte Material wurde zu einem kreisförmigen Bogen mit einer gekrümmten rechten Seite geformt. Beim Nähen wurden 10 kp Zugkraft auf den Na delfaden und 20 kp Zugkraft auf den Spulenfaden auf gebracht. Sowohl für den Nadelfaden als auch für den Spu lenfaden wurde ein Faden aus paraaromatischen Polyamid-Mul tifilamenten verwendet.

Daraufhin wurde das erste genähte Material einer Zugbehand lung unterworfen, um die weitere Ausdehnung zu verringern. Daraufhin wurde dieses erste genähte Material derart spi ralförmig gerollt, daß die dicke Fläche auf der rechten Seite des ersten genähten Materials in Kontakt mit der pro visorischen Welle gelangen konnte (die einen Wellendurch messer von 239 mm und eine Länge von 250 mm aufwies), wäh rend eine leichte Zugbelastung aufgebracht wurde. Hierdurch wurde ein zylindrisches Material geformt. Dieses zylindri sche Material wurde dann in axialer Richtung der provisori schen Welle formgepreßt. Das derart formgepreßte zylindri sche Material wurde dann mit einem keramischen Beschich tungsmittel imprägniert, dessen Zusammensetzung nachstehend beschrieben ist, dann getrocknet und bei 150°C 60 Minuten lang ausgehärtet. Das ausgehärtete zylindrische Material wurde dann von der provisorischen Welle abgenommen, wodurch ein blockartiges zylindrisches Material von 200 mm Höhe entstand. Daraufhin wurden 14 solcher blockartiger zylin drischer Materialien hintereinander auf der Walzenwelle be festigt (die einen Wellendurchmesser von 240 mm und eine Länge von 3050 mm aufwies), indem die Walzenwelle in die hohlen Bereiche der blockartigen zylindrischen Materialien eingeführt wurde. Diese hintereinander befestigten blockar tigen zylindrischen Materialien wurden dann derart formge preßt, daß sie in axialer Richtung von zwei Seiten zusam mengedrückt wurden, wodurch die fertige Walze entstand.

Die Zusammensetzung des keramischen Beschichtungsmittels betrug:

Hauptkomponente: Zirkoniumsilikat (zirconia silica)
Lösungsmittel: Isopropylalkohol
Viskosität: 1300 cp
Dichte: 2,7
pH-Wert: 12.

Der Außendurchmesser der auf diese Weise gefertigten Walze betrug 300 mm (wobei der Außendurchmesser der Walzenwelle 240 mm war und das zylindrische Material eine Dicke von 30 mm aufwies) und die Breite 2600 mm. Die Dichte des zylin drischen Materials betrug 0,65 g/cm³ und die Härte 96°. Da bei diesem Beispiel eine paraaromatische Polyamidfaser mit ausgezeichneter Hitzebeständigkeit verwendet wurde, wurde die Walze vorzugsweise als hitzebeständige Abquetschwalze (pinch roll) verwendet.

Beispiel 3

In diesem Beispiel wurde ein plattenartiges, nicht gewebtes Material mit einem Einheitsgewicht von 250 g/m² und einer Dicke von 1,0 mm verwendet, das aus Polyphenylsulfidfaser mit einer Feinheitsverteilung von 2 bis 15 Denier bestand. Aus dem plattenartigen, nicht gewebten Material wurden rie menartige, nicht gewebte Materialteile (riemenartige Faser teile) von 30 mm Breite ausgeschnitten. Fünf solcher rie menartiger, nicht gewebter Materialteile wurden dann gegen seitig überlappt, und das rechte Ende der überlappenden fünf riemenartigen, nicht gewebten Materialteile wurde in Längsrichtung genäht, wodurch ein erstes genähtes Material aus fünf teilweise genähten riemenartigen, nicht gewebten Materialteilen erhalten wurde. Dieses erste genähte Mate rial wurde zu einem kreisförmigen Bogen mit gekrümmter rechter Seite geformt. Nachfolgend wurden zwei solcher er ster genähter Materialteile gegenseitig überlappt, und das rechte Ende der überlappenden zwei ersten Materialteile wurde in Längsrichtung mittels einer Nähmaschine genäht, wodurch ein zweites genähtes Material aus zwei ersten genähten Materialteilen entstand. Dieses zweite genähte Teil wurde ebenfalls zu einem kreisförmigen Bogen mit ge krümmter rechter Seite geformt. Beim Nähen wurden 10 kp Zugkraft auf den Nadelfaden und 20 kp Zugkraft auf den Spu lenfaden aufgebracht. Sowohl für den Nadelfaden als auch für den Spulenfaden wurde ein Faden aus paraaromatischen Polyamid-Multifilamenten verwendet.

Daraufhin wurde das auf diese Weise geschaffene zweite genähte Material spiralförmig 5120 mal derart gerollt, daß die dicke Fläche der rechten Seite des zweiten genähten Ma terials in Kontakt mit der Oberfläche der Walzenwelle ge langen konnte (die einen Wellendurchmesser von 240 mm und eine Länge von 3050 mm aufwies), wodurch ein zylindrisches Material entstand. Dieses zylindrische Material wurde dann formgepreßt, indem gegen die Walzenwelle von zwei Seiten der Walzenwelle her eine axiale Druckkraft aufgebracht wurde. Das derart formgepreßte zylindrische Material wurde dann zu einer Rolle geformt.

Die auf diese Weise geschaffene Walze wies einen äußeren Durchmesser von 300 mm (wobei der Außendurchmesser der Wal zenwelle 240 mm und die Dicke der Walze 30 mm betrug) und eine Breite von 2600 auf mm. Die Dichte des zylindrischen Materials betrug 0,65 g/cm³. Da bei diesem Beispiel eine paraaromatische Polyamidfaser mit ausgezeichneter Hitzebe ständigkeit verwendet wurde, wurde die Walze vorzugsweise als hitzebeständige Abquetschwalze (pinch roll) verwendet.

Wie beschrieben, werden bei dem erläuterten Verfahren zur Herstellung einer Walze riemenartige Teile von einem plat tenartigen Fasermaterial gebildet, worauf eine Walze unter Verwendung der riemenartigen Teile geformt wird. Auf diese Weise wird im Vergleich zum üblichen Verfahren zur Herstel lung einer Walze, bei dem ringförmige Scheiben aus einem plattenartigen Fasermaterial ausgestanzt werden, ein bemer kenswerter technischer Vorteil bei der effektiven Nutzung des plattenartigen Fasermaterials erreicht. Während beim Ausstanzen ringförmiger Scheiben die Verlustrate an Rohma terial etwa 55% beträgt, beträgt die Verlustrate an Rohma terial beim beschriebenen Verfahren 0%. Infolgedessen be wirkt die Erfindung eine effektive Nutzung des gesamten plattenförmigen Fasermaterials, wobei als Folge hiervon die Kosten der Walze stärker gesenkt werden können, wenn die Kosten für das Rohmaterial höher sind.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Walze, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende eines riemenartigen Fasermaterials mit einem Nähfaden (1) in Längsrichtung derart genäht wird, daß die Länge dieses einen Endes in Längsrichtung kürzer ist als diejenige des anderen Endes, wodurch ein kreisförmiger Bogen geformt wird, in dem das eine Ende die Innenseite belegt, während das andere Ende die Außenseite belegt, und daß das genähte riemenartige Fasermaterial derart auf einer Walzenwelle befestigt wird, daß die dicke Fläche des einen Endes in Kontakt mit der Walzenwelle gelangt.