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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1, beispielsweise zur Einstellung der Eigenschaften der Polymerbeschichtung
einer Walze oder eines Gurtes, wie beispielsweise aus DE-A-19851936
bekannt.
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Wenn
eine Bahn aus Fasermaterial in einem Walzenspalt kalandriert wird,
der im Spalt zwischen einer mit Polymer beschichteten Walze oder
einem Gurt und der Gegenwalze derselben gebildet ist, verursachen
Brüche
in der Spur der Bahn aus Fasermaterial oder ein Fremdstoff, der
durch den Walzenspalt hindurchgeht, leicht einen Schaden in der
Polymerbeschichtung. Im Allgemeinen wird ein Schaden im Beschichtungsmaterial
einer mit Polymer beschichteten Walze oder eines Gurtes durch den
Fremdstoff, der an der Faserspur oder an der Oberfläche der Walze
haftet, beispielsweise einem Stück
Band, einem Spritzer Paste etc., verursacht und führt zur
einer zeitweiligen Überlastung
des Walzenspalts. Die sogenannte Bepackung der Walze, die durch
einen Bruch der Bahn aus Fasermaterial verursacht wird, kann auch
eine momentane Überlastung,
d.h. eine Druckspitze, im Walzenspalt verursachen. Die Überlastung
kann auch durch einen Querfehler im Profil der Papierbahn hervorgerufen
sein, der eine kontinuierliche Belastungsspitze im Walzenspalt verursacht.
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Zweck
der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.
Hauptaufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung anzugeben, die eine
Beschädigung
der Polymerbeschichtung der Walze oder des Gurtes, die durch eine Überlastung der
Polymerbeschichtung verursacht wird, wenn eine Bahn aus Fasermaterial
im Walzenspalt kalandriert wird, effektiv verhindert.
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Der Überlastungszustand
kann die Polymerbeschichtung unmittelbar beschädigen, oder die momentane Überlastung
des Walzenspalts kann zu einer Wärmeentwicklung
in der Polymerschicht führen. Die
Entstehung von Wärme
verursacht einen lokalen Druckanstieg in der Polymerbeschichtung
infolge der Wärmeausdehnung,
was die lokale Verformung weiter erhöht. Das führt zu einer weiteren lokalen
Wärmeerzeugung
in der Polymerbeschichtung. Der Überlastungszustand
führt somit
leicht zu einer selbstdosierenden lokalen Verformung in der Polymerbeschichtung,
was leicht zu einer Beschädigung der
Polymerbeschichtung führen
kann.
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Die
Erfindung beruht auf der grundlegenden Idee, dass der thermische
Ausdehnungskoeffizient und/oder die Wärmeleitfähigkeit der Polymerbeschichtung
der Walze oder des Gurtes in der Radialrichtung der Walze so eingestellt
wird, dass die Polymerbeschichtung in der Radialrichtung der Walze sich
weniger ausdehnt als das normalerweise der Fall ist. Das wird dadurch
erreicht, dass die Faserrichtung des Fasermaterials der Walzenbeschichtung zumindest
teilweise in der Radialrichtung der Walze verläuft. Da die Wärmeleitfähigkeit
der Fasern in der Radialrichtung der Walze gut ist und der thermische Ausdehnungskoeffizient
klein oder sogar negativ ist, führt
die Zunahme der lokalen Wärmeerzeugung
nur zu einer kleinen Ausdehnung der Beschichtung oder sogar zu einer
lokalen Verringerung in der Radialrichtung der Walze, wodurch eine
Beschädigung
der Polymerbeschichtung effektiv vermieden wird.
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Da
der thermische Ausdehnungskoeffizient der Polymerbeschichtung in
der Radialrichtung der Walze klein ist, findet in der Polymerbeschichtung, die
in der erfindungsgemäßen Anordnung
verwendet wird, die oben beschriebene, selbstdosierende lokale Verformung
nicht statt. Indem ferner die Wärmeleitfähigkeit
der Polymerbeschichtung in Radialrichtung der Höhe der Walze eingestellt wird,
wird ferner eine Zunahme der Wärme
in der Polymerbeschichtung verringert und eine Beschädigung effektiv
verhindert.
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Die
Erfindung betrifft das Verfahren nach Anspruch 1, beispielsweise
zur Einstellung der Eigenschaften der Polymerbeschichtung der Walze
oder des Gurtes.
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Die
Erfindung betrifft ferner beispielsweise die Polymerbeschichtung
nach Anspruch 5.
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In
dem erfindungsgemäßen Verfahren
werden die Eigenschaften der Polymerbeschichtung der Walze oder
des Gurtes eingestellt, wenn die Bahn aus Fasermaterial im zwischen
der Walze oder dem Gurt und der Gegenwalze gebildeten Walzenspalt kalandriert
wird, wobei die Walze oder der Gurt eine Polymerbeschichtung aufweist,
die Fasermaterial enthält,
und der thermische Ausdehnungskoeffizient und/oder die Wärmeleitfähigkeit
in der Weise eingestellt wird, dass die Faserrichtung des Fasermaterials ausgerichtet
wird.
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Die
Radialrichtung der vorliegenden Walze bezieht sich auf die Richtung
des Walzenradius an einem bestimmten Punkt der Walzenoberfläche. Wenn hier
von einem Gurt gesprochen wird, bezieht sich die Radialrichtung
der Walze auf die senkrechte Richtung des Gurtes.
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Der
thermische Ausdehnungskoeffizient des in der Anordnung verwendeten
Polymerbeschichtungsmaterials ist in der Radialrichtung der Walze
bevorzugt klein und/oder die Wärmeleitfähigkeit
des Polymerbeschichtungsmaterials ist in der Radialrichtung der
Walze hoch.
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Die
Polymerbeschichtung besteht hauptsächlich aus Fasermaterial und
Harz. Das Fasermaterial besteht bevorzugt aus Carbon-Fasern oder Aramidfasern.
Die Carbon-Faser ist ein extrem guter Wärmeleiter und ihr thermischer
Ausdehnungskoeffizient in Längsrichtung
der Faser ist negativ. Somit besteht ein Vorteil der Polymerbeschichtung,
die aus mit Carbon-Faser verstärktem
Harz hergestellt ist, sowohl in einer guten Wärmeleitfähigkeit, als auch in einem
negativen thermischen Ausdehnungskoeffizienten in Längsrichtung
der Faser.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der thermische Ausdehnungskoeffizient des Fasermaterials
so eingestellt, daß er
in der Radialrichtung der Walze Null oder negativ ist, indem die Längsrichtung
der Fasern des Fasermaterials so ausgerichtet ist, daß sie hauptsächlich um
maximal 45 Grad von der Radialrichtung der Walze abweicht. Wenn
die Richtung der Fasern von der Radialrichtung der Walze maximal
45 Grad ist, bietet das den Vorteil, daß die lokale Erwärmung der
Polymerbeschichtung zu einer lokalen Reduktion der Polymerbeschichtung
führt oder
dass die Beschichtung gleich bleibt.
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Das
europäische
Patent
EP 1 001 081 offenbart
ein Superkalandrierverfahren für
eine Bahn aus Fasermaterial, wobei durch die Wahl des Walzenbeschichtungsmaterials
die Bahn aus Fasermaterial mit den erwünschten Transparenzeigenschaften
versehen werden soll. Bei der Walzenbeschichtung sind ähnliche
Faserstrukturen verwendet wie auch in der Erfindung, die Richtung
der Fasern ist jedoch die gleiche wie diejenige der Walzenoberfläche. Demgegenüber ist
es aber der Zweck der vorliegenden Patentanmeldung, zu verhindern,
daß die
Walzenbeschichtung beschädigt
wird, indem der thermische Ausdehnungskoeffizient und/oder die Wärmeleitfähigkeit
der Polymerbeschichtung eingestellt wird. In diesem Fall wird die
Faserrichtung der Materialfasern der Walzenbeschichtung so gewählt, daß sie sich
zumindest teilweise in Radialrichtung der Walze befindet.
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Die
in der erfindungsgemäßen Anordnung verwendete
Polymerbeschichtung bietet unter anderem die folgenden, zusätzlichen
Vorteile:
Normalerweise wird der Elastizitätsmodul der Polymerbeschichtung
mit Hilfe des Verhältnisses
von Füllstoff
der Polymerbeschichtung zu Harz eingestellt. Der Elastizitätsmodul
der in der Polymerbeschichtung gemäß der Erfindung vorhandenen
Carbon-Faser ist
sehr hoch, wodurch das Elastizitätsmodul
oder die Elastizität
der Polymerbeschichtung innerhalb eines sehr großen Bereichs eingestellt werden
kann, indem auch das Verhältnis
von Harz zur Carbon-Faser geändert
wird, und/oder indem die Qualität
des Harzes geändert
wird. In diesem Fall kann die erfindungsgemäße Polymerbeschichtung verwendet
werden, wenn sehr unterschiedliche Papier- und Kartonqualitäten kalandriert
werden.
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Der
Transformationspunkt der mit Carbon-Fasern verstärkten Laminierharze liegt über 150 °C oder sogar über 200 °C, wodurch
die aus diesen Laminaten hergestellten Polymerbeschichtungen sehr
hohe Kalandriertemperaturen aushalten, ohne eine bleibende Verformung
zu erleiden.
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Es
ist möglich,
die Walze (oder den Gurt) nach verschiedenen Verfahren mit Laminierharzen zu
beschichten, unter anderem durch Verteilen, Aufrollen Einspritzen
oder Aufleimen eines dünnen
Wickelrohrs auf die Oberfläche
der Walze etc. Die Walze kann unter anderem eine mit Polymer beschichtete
Stahlwalze oder eine Papierwalze sein. Die Beschichtung kann auch
durch Laminieren von dünnen, beschichteten
Scheiben oben auf die Walzenachse hergestellt werden, deren Faserrichtung
eine beliebige erwünschte
sein kann. Somit ist es möglich,
mit Hilfe verschiedener, alternativer Verfahren Polymerbeschichtungen
herzustellen, die aus laminierten Carbon-Fasern bestehen, wodurch
es möglich
ist, die Polymerbeschichtung als Beschichtungsmaterial für Walzen
und Gurten zu verwenden, die für
verschiedene Zwecke der Kalandrierung vorgesehen sind.
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Es
ist einfach, die äußere Schicht
der mit Carbon-Fasern oder Aramidfasern verstärkten Polymerbeschichtungen
zu erneuern, indem beispielsweise darauf eine neue Oberflächenschicht
aufgebracht und diese gehärtet
wird.
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Im
folgenden ist die Erfindung im Einzelnen unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung
beschrieben.
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1 zeigt
schematisch eine Querschnittsansicht eines Teils der Walzenbeschichtung.
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1 zeigt
den Walzenspalt zwischen zwei Walzen, vom Ende eines Walzenspalts
her gesehen. Der Walzenspalt N ist zwischen einer erwärmten, harten
Thermowalze 5 und einer mit Polymer beschichteten Walze 3 gegenüber der
Thermowalze ausgebildet. Eine Bahn 4 aus Fasermaterial
wandert in den Walzenspalt N zwischen den Walzen, wobei die Oberfläche der
Bahn kalandriert wird, wenn die Bahn von links nach rechts durch
den Walzenspalt N zwischen den Walzen wandert. Eine Polymerbeschichtung 2 oben
auf der Walze 3, deren Dicke s beträgt, besteht aus Epoxyharz,
Carbon-Fasern und einem Füllstoff.
Die Faserrichtung der Carbon-Faser 2 ist im wesentlichen
die gleiche wie die Richtung des Radius R der Walze.
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Wenn
beispielsweise ein Fremdstoff zusammen mit der Bahn aus Fasermaterial
in den Walzenspalt eintritt, verursacht dieser eine lokale Erwärmung der
Polymerbeschichtung. Die lokale Erwärmung der Polymerbeschichtung
führt zu
einer Reduktion der Polymerbeschichtung in senkrechter Richtung,
d.h., in der Radialrichtung R der Walze, was wiederum zu einer Kühlung der
Bahn aus Fasermaterial führt.
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Das
Verhalten einer mit der erfindungsgemäßen Polymerbeschichtung beschichteten
Walzenbeschichtung bei lokaler Erwärmung ist oben beschrieben.
Wenn sich die Polymerbeschichtung oben auf dem Gurt eines Gurtkalanders
befindet, ist die Faserrichtung der Fasern 1 hauptsächlich senkrecht
zur Richtung s des Gurtes.