DE60203703T2 - Kunststoffbeschichtung und verfahren zur einstellung der eigenschaften der kunststoffbeschichtung auf einer walze oder auf einem band - Google Patents

Kunststoffbeschichtung und verfahren zur einstellung der eigenschaften der kunststoffbeschichtung auf einer walze oder auf einem band Download PDF

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    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21GCALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/02Rolls; Their bearings
    • D21G1/0233Soft rolls

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  • Paper (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Erfindung betrifft das Verfahren nach Anspruch 1, beispielsweise zur Einstellung der Eigenschaften der Polymerbeschichtung der Walze oder des Gurtes.
  • Die Erfindung betrifft ferner beispielsweise die Polymerbeschichtung nach Anspruch 5.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Im folgenden ist die Erfindung im Einzelnen unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
  • 1 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Teils der Walzenbeschichtung.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Einstellung der Eigenschaften der Polymerbeschichtung (2) einer Walze oder eines Gurtes (3), bei dem die Walze oder der Gurt zum Kalandrieren eines Faser-Flachmaterials (4) in einem Walzenspalt (N) verwendet wird, der zwischen der Walze oder dem Gurt und der zugehörigen Gegenwalze (5) gebildet wird, wobei die Walze oder der Gurt eine Polymerbeschichtung aufweist, die ein Fasermaterial (1) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient und/oder die Wärmeleitfähigkeit der Polymerbeschichtung (2) durch Ausrichten der Faserrichtung des Fasermaterials (1) in der Weise eingestellt wird, dass die lokal erhöhte Wärmeerzeugung der Polymerbeschichtung (2) zu einer geringeren Ausdehnung oder lokalen Reduktion der Polymerbeschichtung zumindest in der Radialrichtung (R) der Walze führt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren die Elastizität der Polymerbeschichtung (2) ferner durch Änderung des gegenseitigen Mengenverhältnisses von in der Polymerbeschichtung enthaltenem Fasermaterial und Harz eingestellt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaften der Polymerbeschichtung (2) durch Ausrichten der Faserrichtung des Fasermaterials um maximal 45 Grad zur Radialrichtung (R) der Walze eingestellt werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial (1) aus Carbon-Fasern besteht.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial (1) aus Aramidfaser besteht.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (3) eine Papierwalze ist.
DE60203703T 2001-02-27 2002-02-26 Kunststoffbeschichtung und verfahren zur einstellung der eigenschaften der kunststoffbeschichtung auf einer walze oder auf einem band Expired - Lifetime DE60203703T2 (de)

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