DE69003454T2

DE69003454T2 - Leit- oder Stützwalze.

Info

Publication number: DE69003454T2
Application number: DE90201247T
Authority: DE
Inventors: Bernard Pierre Diebels; Ronald Ekkel
Original assignee: Stork Screens BV
Current assignee: Stork Screens BV
Priority date: 1989-05-29
Filing date: 1990-05-16
Publication date: 1994-04-14
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: EP0401886B1; NO902277D0; AR245076A1; AU636888B2; EP0401886A1; NL9000870A; BR9002523A; NO902277L; KR900017886A; FI902403A0; JPH0323147A; DE69003454D1; CA2017142A1; AU5591090A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rolle für die Verwendung beim Führen und/oder Stützen eines sich bewegenden bahnartigen Substrats in einer Vorrichtung zu dessen Behandlung, wobei die Oberfläche der Rolle, die in Berührung mit dem Substrat kommt, mit einer Oberflächenstruktur versehen ist, als Folge von der ein vorgegebenes Gasvolumen zwischen dem Substrat, das in Berührung mit der Oberflächenstruktur ist und der Rolle eingeschlossen wird, wobei die Oberflächenstruktur eine solche Form aufweist, daß das Gasvolumen bei den verwendeten Fördergeschwindigkeiten des Substrats im wesentlichen gleich bleibt.
Solche Rollen werden im allgemeinen als Stütz- oder Führungsrollen in Vorrichtungen zur Behandlung von bahnartigen Medien verwendet, wobei unter Behandlung eine große Zahl von Arbeitsvorgängen wie Beschichten, Drucken, Aussetzen einer Koronaentladung, Belichtung usw. zu verstehen ist.
Eine Rolle der angegebenen Art ist in GB-A-1 056 372 beschrieben, wo eine Führungsrollenanordnung für eine Maschine zur Bearbeitung von Papierbahnen offenbart ist.
Es ist eine begrenzte Zahl von Oberflächenstrukturen beschrieben, die alle dazu dienen, den Aufbau eines Luftkissens zwischen der sich bewegenden Papierbahn und der Führungsrolle in der betroffenen Bearbeitungsmaschine zu verhindern.
Diese bekannte Führungsrolle hat den Nachteil, daß eine große Anzahl von verschiedenen Rollen benötigt wird, wenn die Bearbeitungsmaschine für verschiedene Zwecke und/oder verschiedene Substrate eingesetzt werden soll.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Rolle der betroffenen Art, die diesen Nachteil nicht aufweist, und die einen schnellen und leichten Wechsel ihrer Oberflächenstruktur erlaubt.
Diese Rolle ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine nahtlose Metallhülse auf ihrer Oberfläche aufweist, die in Berührung mit dem Substrat kommt, und daß die Oberflächenstruktur auf der Oberfläche der Hülse vorgesehen ist, wobei die Hülse so gelagert ist, daß ihre Auswechslung möglich ist.
Durch Schaffung einer Rolle, deren Oberfläche durch eine getrennte nahtlose Metallhülse gebildet wird, ist ein schneller Wechsel der Oberflächenstruktur möglich, was nachfolgend noch in Einzelheiten erläutert wird.
Hinsichtlich der vorliegenden Erfindung wird auf die folgenden Druckschriften Bezug genommen.
EP-A-0 253 981 beschreibt eine Führungsrolle, die eine zylindrische Hülse umfaßt, die in einem bestimmten Druckbereich elastisch verformbar ist, und die durch Endkappen verschlossen ist. Diese Hülse kann durch ein Druckmedium unter Druck gesetzt werden, um innen einen Überdruck zu erzeugen und aufrechtzuerhalten. Es ist keine Oberflächenstruktur vorhanden.
DE-A-3 023 246 betrifft eine einzelne oder mehrschichtige Umhüllung für eine Führungsrolle. Die Umhüllung kann als Eigenschaften die Verhinderung des Aufbaus von Gas und Verschleißfestigkeit haben.
DE-A-3 302 843 bezieht sich auf eine Führungsrolle für Folien, insbesondere Kunststoffolien, wobei die Rolle eine äußere Gummioberfläche besitzt, die mit einer Struktur versehen ist, die zahlreiche eng benachbarte Ausbauchungen enthält. Beim Betrieb der Rolle mit hohen Geschwindigkeiten kann zwischen den Ausbauchungen Luft entweichen.
GB-A-1 195 592 beschreibt eine Führungsrollenanordnung für eine Maschine zur Bearbeitung von Papierbahnen, die aus einer nicht-perforierten, frei drehbaren Leerlaufrolle besteht, in deren Oberfläche eine Vielzahl von abwechselnden Stegen und Rillen vorhanden ist. Diese Stege und Rillen dienen dazu, einen Gasaufbau zu verhindern.
Keine dieser Druckschriften offenbart die Verwendung einer nahtlosen, auswechselbaren Metalthülse.
Zweckmäßigerweise besteht eine solche nahtlose Metallhülse aus einer Nickelhülse mit einer Dicke zwischen 150 und 500 Mikrometer und insbesondere zwischen 150 und 250 Mikrometer.
Solche Nickelhülsen werden von dem Anmelder hergestellt und können mit jeder gewünschten Umfangslänge und jeder axialen Länge versehen werden.
Die Oberfläche solcher Hülsen kann jede beliebige Oberflächenstruktur erhalten, die in einer Vielzahl von Wegen angebracht werden kann, was in den Zeichnungen erläutert ist.
Bei einer Rolle der beschriebenen Art kann ein rascher Verschleiß der Oberflächenstruktur beobachtet werden, beispielsweise wenn Papiermaterialien mit großer Rauhigkeit und hohen Füllprozentsätzen geführt oder gestützt werden.
Dieses Problem wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Oberflächenstruktur mit einer Deckschicht mit hoher Verschleißfestigkeit versehen wird.
Insbesondere besteht eine solche Deckschicht aus verschleißfestem Material, das ausgewählt ist aus:
- Nitriden, z.B. von Titan oder Bor,
- Karbiden, z.B. Silizium, Bor, Wolfram und Titan,
- Glas und Quarz.
Natürlich können zahlreiche andere Werkstoffe in dieser Hinsicht erwähnt werden; in der obigen Gruppe ist Titannitrid von besonderer Bedeutung.
Es ist ein sehr harter, verschleißfester Werkstoff mit einer sehr attraktiven hellgelben Farbe; sie kann sehr wirksam auf eine Oberfläche durch Zerstäubungstechniken aufgebracht werden, z.B. durch Zerstäuben von TiN oder durch reaktives Zerstäuben von Ti in einer Stickstoff enthaltenden Atmosphäre.
Um eine Beschädigung des Substrats so weit wie möglich zu verhindern, ist es attraktiv, die Teile der Oberflächenstruktur der Rolle abzurunden, die in Berührung mit dem Substrat kommen.
Mit sehr großem Vorteil wird die Oberflächenstruktur der erfindungsgemäßen Rolle mit einer Deckschicht versehen, die eine hohe Verschleißfestigkeit hat, z.B. mit einer Nickel-Phosphor-Schicht oder einer Chromschicht; die Oberflächenstruktur kann beispielsweise auch mit einer Schicht aus Polytetrafluorethylen versehen werden, um einen Verschleiß der Rolle und eine Beschädigung des Substrats so weit wie möglich zu verhindern.
Bei einer attraktiven Ausführungsform wird die in die Rolle einbezogene Hülse unter axialer Beanspruchung zwischen zwei Endringen oder Flanschen auf einer Achse gelagert. Eine solche Rolle hat den Vorteil, daß ihr Gewicht äußerst klein sein kann, so daß als Folge die Rolle sich schnell gleichzeitig mit dem zu stützenden oder zu führenden Substrat zu drehen beginnt.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform kann anstelle einer ununterbrochenen Hülse auch von einer Hülse Gebrauch gemacht werden, die mit Perforationen versehen ist, z.B. einer metallischen drehbaren Siebdruckschablone. Eine solche Schablone kann beispielsweise aus Nickel bestehen und eine Feinheit von 250 bis 500 Mesh (= Löcher pro linearem Zoll) haben, obwohl auch eine niedrigere oder höhere Feinheit möglich ist. Die Dicke kann zwischen 100 und 250 Mikrometer schwanken oder auch größer sein. Wenn eine solche perforierte Hülse verwendet wird, kann die Oberflächenstruktur aus einer getrennt vorgesehenen Struktur bestehen, die der Struktur des Perforationsmusters auf der Hülse überlagert ist. In bestimmten Fällen kann die Struktur des Perforationsmusters selbst bereits ausreichen, um zu garantieren, daß das bahnartige Substrat immer in Berührung mit der Oberfläche der Hülse bleibt.
Bei einer attraktiven Ausführungsform sind Mittel, z.B. ein Labyrinth oder Unterteilungen innerhalb der Hülse vorhanden, um in einer vorgegebenen Weise innerhalb der perforierten Hülse die Einstellung eines sich axial erstreckenden Druckprofils zu ermöglichen. Eine solche Labyrinth-Struktur kann sich wahlweise gleichzeitig mit der perforierten Hülse drehen; das Druckprofil kann sich in dem Überdruckbereich und (gegebenenfalls teilweise) in dem Unterdruckbereich befinden. Die Regulierung des Druckes innerhalb der perforierten Hülse macht eine weitere Vervollkommnung des Kontaktverhaltens mit dem Substrat möglich, wodurch als Folge selbst örtlich auftretende Mängel in dem Substratkontakt behoben werden können.
Wenn die nahtlose Metallhülse verwendet wird, können Maßnahmen getroffen werden, um der verwendeten Hülse eine ausreichende Steifigkeit zu verleihen.
Ein allgemeiner Lösungsweg besteht darin, die Hülse, entweder unperforiert oder perforiert, zwischen zwei Endringen oder Flanschen unter axialer Beanspruchung zu lagern. Hierdurch wird der Hülse oder dem Sieb eine Grundsteifigkeit verliehen, die für einen niedrigen Kontaktdruck der geführten Bahn ausreicht. Wenn höhere Drücke aufgewendet werden sollen, kann eine Hülle, die in diesem Fall keine Perforationen hat, eine Steifigkeit dadurch erhalten, daß in das Innere von ihr ein Material mit niedriger Dichte gefüllt wird, z.B. ein ausgehärtetes Schaumkunststoffmaterial oder ein Druckgas, z.B. Luft.
Als Beispiel für einen geeigneten Schaumkunststoff sei ein Polyurethan erwähnt, z.B. Polyurethan HHR der Voss Chemie. Dieses Material ist ein halbharter Schaum mit einer Dichte von etwa 26 kg/m³. Auch ein Schaum H 450 der Voss Chemie kann verwendet werden; dies ist ein Polyurethanschaum, der während des Aushärtens einen hohen Druck (5 - 6 kg/cm² Überdruck) entwickelt und eine Dichte von 450 kg/m³ hat. Wenn Luft verwendet wird, um einer Hülse Steifigkeit zu verleihen, kann ein Überdruck bis zu 1,3 kg/cm² verwendet werden.
Bei einer anderen attraktiven Ausführungsform kann eine Hülse durch Klemmung von einem Stützzylinder getragen werden, der mit Achsenmitteln versehen ist.
In Verbindung mit der zuletzt genannten Ausführungsform der Rolle wird Bezug auf die europäische Patentschrift 0 160 341 von Stork Screens genommen. Die genannte Patentschrift beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Siebrolle, bei dem ein dünnwandiges nahtloses zylindrisches Sieb auf die Oberfläche einer hohlen dickwandigen oder massiven Rolle geschoben wird. Um das Sieb auf dem Umfang des tragenden Zylinders anzubringen, werden die Perforationen des Siebes abgedichtet, worauf der Durchmesser des Siebes vorübergehend mit der Hilfe von beispielsweise Luftdruck erhöht wird, wodurch das Sieb auf die Rolle geschoben werden kann.
Wenn bei einem verfahren zur Herstellung der Rolle gemäß der vorliegenden Erfindung die Rolle durch einen stützenden Zylinder gebildet wird, auf den eine nahtlose Metallhülse in klemmemder Weise geschoben wird, kann auch die in der genannten Patentschrift beschriebene Technik verwendet werden.
Eine andere Art einer Stützrolle ist eine sogenannte kompressible Spannrolle, wie sie z.B. in der nicht vorveröffentlichten holländischen Patentanmeldung Nr. 88 00 781 (veröffentlicht 16. 10. 1989) von Stork Screens beschrieben ist. In diesem Dokument ist eine Stützrolle mit einer durchgehenden Schicht auf der Oberfläche, die eingepreßt sein kann, beschrieben. Wenn man eine Hülse ein kleines Stück über die Schicht schiebt und ein unter Druck stehendes Medium, z.B. Gas, zwischen die Hülse und die Schicht einleitet, kann die letztere eingepreßt werden, und es besteht die Möglichkeit, die ganze Hülse über die Schicht zu schieben. Insbesondere, wenn eine Hülse eine große Wandstärke hat, reicht diese kompressible Rolle ohne weiteres aus, um die erfindungsgemäße Rolle zu bilden.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Rolle für die Verwendung beim Führen und/oder Stützen eines sich bewegenden Substrats in einer Vorrichtung zu dessen Behandlung, wobei die Oberfläche der Rolle, die in Berührung mit dem Substrat kommt, mit einer Oberflächenstruktur versehen ist, als Folge von der ein vorgegebenes Gasvolumen zwischen dem Substrat, das in Berührung mit der Oberflächenstruktur ist und der Rolle eingeschlossen wird, wobei die Oberflächenstruktur eine solche Form aufweist, daß das Gasvolumen bei den verwendeten Fördergeschwindigkeiten des Substrats im wesentlichen gleich bleibt, wobei die Rolle dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine massive oder dickwandige Metallrolle ist und die Oberflächenstruktur mit einer Deckschicht mit hoher Verschleißfestigkeit versehen ist.
Um die Oberflächenstruktur der erfindungsgemäßen Rolle gegen Einflüsse von scheuernden Materialien zu schützen, hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, die Oberflächenstruktur einer solchen Rolle mit einer Deckschicht mit hoher Verschleißfestigkeit zu versehen.
Eine solche Deckschicht kann hierfür verschiedene Materialien umfassen, von denen erwähnt werden:
- Nitride, z.B. Titan- und Bornitrid,
- Karbiden, z.B. Silizium-, Bor-, Wolfram- und Titankarbid,
- Glas und Quarz.
Es wurde gefunden, daß insbesondere Titannitrid wertvolle Eigenschaften hinsichtlich Härte, Verschleißfestigkeit und Aussehen aufweist.
Die Deckschicht kann ferner eine Metallschicht umfassen, z.B. eine Nickelphosphor- oder eine Chromschicht.
Attraktiv ist ferner eine Polytetrafluorethylenschicht, die einen sehr geringen Reibungskoeffizienten hat; in dieser Hinsicht können auch gemischte Keramik-Polytetrafluorethylenschichten erwähnt werden. Die letzteren Schichten können zweckmäßigerweise durch einen Plasmasprühprozeß aufgebracht werden.
Die Erfindung bezieht sich schließlich auf eine Vorrichtung zur Behandlung eines sich bewegenden bahnartigen Substrats, die eine oder mehrere Behandlungseinheiten, das Substrat bewegende Einheiten und eine oder mehrere das Substrat stützende Rollen umfaßt, wobei eine solche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die das Substrat stützenden Rollen die Form haben, wie sie oben für eine erfindungsgemäße Rolle beschrieben ist.
Eine solche Vorrichtung zur Behandlung eines sich bewegenden bahnartigen Substrats kann beispielsweise eine Vorrichtung zur Anbringung einer Schicht auf einem bahnartigen Substrat sein. Als Beispiel sei das Aufbringen einer Emulsion auf ein bahnartiges Substrat, z.B. ein Polyestersubstrat, erwähnt. Die Gleichmäßigkeit einer solchen Schicht ist von größter Bedeutung; ein Aufbau der das Substrat stützenden oder führenden Rollen gemäß der Erfindung garantiert in der Beschichtungsvorrichtung, was den Förderabschnitt der Vorrichtung anbetrifft, daß kein nachteiliger Effekt auf das Substrat oder die auf das Substrat aufgebrachte Schicht ausgeübt wird. Zweckmäßigerweise ist eine solche Vorrichtung beispielsweise eine drehbare Siebdruckvorrichtung, mit der eine gleichmäßige Schicht beispielsweise auf eine Polyesterbahn mit Hilfe einer nahtlosen Nickel-Siebdruckschablone aufgebracht wird. Abgesehen von den oben erwähnten Komponenten einer solchen Vorrichtung kann diese beispielsweise auch Trockeneinheiten enthalten, um in der Lage zu sein, die aufgebrachte Schicht oder die aufgebrachten Schichten einem Trocknungsvorgang zu unterwerfen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben, in denen darstellen:
Fig. 1 bis 4 graphische Darstellungen einer Reihe von möglichen Formen einer Oberflächenstruktur der Rolle als Teilschnitt und Draufsicht;
Fig. 5 eine spezielle Form einer Komponente der Oberflächenstruktur einer Rolle;
Fig. 6 und 7 eine spezielle Form einer Oberflächenstruktur, die dazu dient, die Gasentfernung zu den Enden der Rolle zu ermöglichen;
Fig. 8 und 9 Oberflächenstrukturen mit divergierender Wirksamkeit;
Fig. 10 und 11 eine Oberflächenstruktur, die man durch elektrolytisches Aufbringen von Metall erhält;
Fig. 12 das Prinzip des Anbringens einer metallischen nahtlosen zylindrischen Hülle auf der Oberfläche eines stützenden Zylinders; und
Fig. 13 und 14 die Ausführungsform, bei der eine nicht gestützte Hülse verwendet wird.
Fig. 1a zeigt im Teilquerschnitt den Körper 1 einer Rolle oder einer metallischen nahtlosen Hülse, während mit 2 und 3 die Oberflächenstruktur bezeichnet ist, die sich auf der Oberfläche der Rolle oder Hülse befindet. Aus Fig. 1b ist in einer Teildraufsicht zu sehen, daß die Oberflächenstruktur aus Kügelchen 2 mit Zwischenräumen 3 besteht, wobei die Kügelchen in einer Struktur von gleichzeitigen Dreiecken angeordnet sind.
Es sei darauf hingewiesen, daß die hier dargestellte regelmäßige Struktur keine Notwendigkeit ist; die Oberfläche der Rolle oder der Hülse kann beispielsweise auch eine rauhe Beschaffenheit durch Schleifen, Sandstrahlen, Perlstrahlen oder Kugelstrahlen erhalten, in welchem Fall die Rauhtiefe zweckmäßigerweise einen Wert Ra von bis zu 12,5 Mikrometer hat. Eine normale glatte Rolle oder eine Metallhülse, die man durch galvanische Abscheidung erhält, z.B. eine Nickelhülse, hat eine Rauhtiefe Ra ≤ 0,2 Mikrometer.
Fig. 2a zeigt, daß in dem Rollenkörper oder dem Hülsenkörper 4 Hohlräume 5 durch Ätzen gebildet worden sind. Es ist möglich, die Breite und Tiefe wie auch die Konfiguration der Rillen 5 als Funktion der Anwendung zu wählen.
Fig. 3 zeigt, daß der Rollenkörper oder der Hülsenkörper 7 mit einer Struktur von willkürlich angeordneten Kügelchen 6 versehen ist, wobei die Kügelchen mit der Oberfläche der Rolle oder Hülse verkittet sind. Es sei darauf hingewiesen, daß bei einer solchen Ausführungsform ein zusätzlicher Eichvorgang nach Bildung der Oberflächenstrukturschicht durchgeführt werden sollte, um auf diese Weise zu erreichen, daß die Rolle schlagfrei läuft. Die Eichung dient auch als Garantie dafür, daß die kugelförmigen Komponenten ein und dieselbe Höhe auf der Oberfläche der Rolle oder Hülse haben. Fig. 3b zeigt den Fall von Fig. 3a als Draufsicht, was auch in Fig. 2b in bezug auf Fig. 2a der Fall war.
In Fig. 4a stellt 9 eine Rille in der Oberfläche einer Rolle oder Hülse dar, wobei die Erhebungen zwischen den Rillen mit 8 bezeichnet sind. Aus Fig. 4b ist ersichtlich, daß die Rillen sich wendelförmig in Längsrichtung der Rolle erstrecken, wobei angenommen ist, daß die axiale Richtung der Rolle in Richtung des in Fig. 4b angegebenen Pfeiles verläuft. Es wird übrigens darauf hingewiesen, daß in allen oben erläuterten Figuren angenommen ist, daß eine Achsrichtung der Rolle oder Hülse identisch mit der Richtung des Pfeiles in Fig. 4b ist. Fig. 4c zeigt, daß die Spitzen des Materials 8 zwischen den Rillen 9 durch zusätzliche Arbeitsschritte abgerundet sind, z.B. durch Glanzbeizen, Ratschen, Ätzen oder dergl.
Fig. 5 zeigt, daß eine Oberflächenstruktur durch Bearbeitung der Oberfläche einer zu verwendenden Rolle oder Hülse durch ein Schleifrad erhalten werden kann, wobei man als Ergebnis Ausnehmungen 10 erhält, die miteinander durch Kanäle 10' verbunden sind, wobei im Ergebnis trotzdem eine Möglichkeit für eine wechselseitige Verlagerung von Gas zwischen den Ausnehmungen sichergestellt ist. Abgesehen von der oben erwähnten mechanischen Bildung der Ausnehmungen kann zur Bildung von Ausnehmungen natürlich auch an eine Elektronenstrahlgravur oder eine Laserstrahlgravur in Metall gedacht werden.
Fig. 6 und 7 zeigen zwei sehr attraktive Ausführungsformen für eine Oberflächenstruktur einer Rolle oder Hülse, bei denen die Strukturen als Spiegelbilder in bezug auf einander um die Mitte einer Rolle gebildet werden. In Fig. 6 ist im Teil 11 auf der rechten Seite von der Mitte ein Rillenmuster 13 dargestellt, das wendelförmig in solcher Weise angeordnet ist, daß bei Drehung einer Rolle in der richtigen Richtung ein Gastransport nach rechts in der Zeichnung stattfindet. Auf der linken Seite der Mitte der Rolle ist im Teil 12 das Rillenmuster entgegengesetzt gerichtet, wodurch als Folge bei derselben Drehung ein Gastransport nach links stattfinden kann.
In Fig. 7 ist derselbe Fall angegeben, bei dem in jedem der beiden Teile beiderseits der Mitte der Rolle ein Muster aus einander überlappenden gegenläufigen Gewinden vorhanden ist. In einem solchen Fall kann eine Rille mit Gradient verwendet werden, wodurch beispielsweise der Widerstand gegen Verlagerung in den Rillen von links nach rechts für eines der Gewinde und von rechts nach links für das andere Gewinde abnimmt.
Solche in Spiegelform ausgebildete Anordnungen scheinen sehr vorteilhaft zu sein, wenn abgesehen von einem kontrollierten Druckaufbau des Gases ein Erfordernis für Wirkungen besteht, die die Positionsgenauigkeit des Substrats während dessen Bewegung fördern. Als Folge einer symmetrischen Luftverlagerung, die von der Mitte der Rolle beginnt, wird eine verbesserte Positionsgenauigkeit des Substrats in bezug auf die Rolle erzielt, wobei auch eine gewisse abflachende Seitenwirkung auf das Substrat beobachtet wird, und dies ist für bestimmte Werkstoffe und geringe Bahndicken äußerst erwünscht. Um solche Muster zu bilden, kann vorteilhafterweise von Ätztechniken Gebrauch gemacht werden, die Photoresistmuster verwenden, und durch Verwendung besonderer Techniken ist es auch möglich, eine Änderung der Rillentiefe zu erzielen. Natürlich kann in diesem Fall auch auf die oben erwähnten Strahlbearbeitungstechniken zurückgegriffen werden, die Elektronen- oder Laserstrahlen zur Bildung der Rillenmuster verwenden.
Fig. 8 zeigt eine Oberflächenstruktur einer Rolle 19, bei der Umfangsrillen 20 vorhanden sind. In diesem Fall tritt keine Verlagerung von Luft in Richtung auf die Enden der Rolle auf. Trotzdem kann eine geeignete Bemessung der Rillen einen kontinuierlichen Kontakt des Substrats mit dem Material zwischen den Rillen 20 garantieren.
Fig. 9 zeigt einen Fall, bei dem die Oberfläche 21 mit axial verlaufenden Rillen 22 versehen ist.
In der Praxis erweist sich dieser Fall als weniger angemessen, der bei bestimmten Rillenabmessungen zu einer Vibration des bahnförmigen Substrats führen kann.
Fig. 10 und 11 zeigen, daß eine Oberflächenstruktur auf einer Rolle oder Hülse mit Hilfe von galvanischen Abscheidungstechniken erhalten werden kann. Fig. 10 zeigt einen Rollenkörper oder einen Hülsenkörper 23, während 25 eine galvanische Metallabscheidung zeigt, die zwischen Photoresistbereichen gewachsen ist, die sich zuvor an Stellen befanden, die nun mit 24 bezeichnet sind.
In Fig. 11 wird eine galvanische Abscheidung 27 auf einem Rollenkörper oder Hülsenkörper 26 mit einem Überhang 28 gebildet, wobei der Überhang über Photoresistbereichen entstanden ist, die sich an den mit 29 bezeichneten Positionen befanden.
Einer Regulierung des Luftstroms über der Oberfläche der Rolle oder Hülse kann geeigneterweise durch Wahl des Verhältnisses von Aufwärtswachstum/Überhang Rechnung getragen werden.
Fig. 12 zeigt in graphischer Darstellung, wie eine Hülse 30 auf die Oberfläche einer Rolle 32 in einer Weise aufgepaßt werden kann, die in der oben genannten europäischen Patentschrift 0 160 341 angegeben ist. In diesem Fall ist die Rolle eine dickwandige hohle Rolle, die mit stützenden Achsen 35 und 36 versehen ist, die scheibenförmige Abschnitte 37 besitzen, die in klemmender Weise in die Enden des Zylinders geschoben werden. Die scheibenförmigen Abschnitte 27 ruhen auf einem Kragen an der Innenseite des Zylinders. Ein Ende des Zylinders 32 ist mit einer Anzahl von radialen Öffnungen 38 versehen, die am Außenumfang des Zylinders münden, und die mit axial gerichteten Kanälen 20 in Verbindung stehen, die in dem linken scheibenförmigen Abschnitt 37 vorgesehen sind. Jeder Kanal 40 hat ein geschlossenes Ende oder einen Dichtungsstopfen 39; das andere Ende der Kanäle ist mit dem Innenraum 33 des Stützzylinders 32 in Verbindung. Der scheibenförmige Abschnitt 37 an der rechten Seite des Zylinders hat wenigstens einen axial verlaufenden Kanal 34, der einerseits in Verbindung mit dem Raum 33 und andererseits mit einem Anschlußnippel 41 ist. Der Nippel 41 kann über einen Schlauch, der nicht dargestellt ist, mit einer ebenfalls nicht dargestellten Quelle für das Medium, üblicherweise Druckluft, verbunden werden. Damit die Hülse 30 auf die Rolle 32 paßt, ist der äußere Abschnitt des Zylinders 32 abgeschrägt, so daß die Hülse 30 über den abgeschrägten Teil bis zu den Öffnungen 38 geschoben werden kann. Dann wird über den Anschluß 41 und den Kanal 34 ein Druckmedium in den Raum 33 so eingeführt, daß die Hülse 30 elastisch expandiert wird und als Folge davon weiter auf den Stützzylinder 32 aufgeschoben werden kann. In diesem Zusammenhang hat das Druckmedium die doppelte Funktion, die Hülse 30 etwas zu expandieren und zugleich als Schmiermittel beim Aufschieben der Hülse auf den Stützzylinder zu wirken.
Nach Vollendung des Aufschiebevorgangs kann die Verbindung zur Quelle des Druckmediums unterbrochen werden, so daß dieses Medium entweichen kann, wonach die Hülse 30 sich in klemmender Weise auf dem Stützzylinder 32 befindet. In Fig. 12 zeigt eine gestrichelte Linie auf der Oberfläche des Stützzylinders 12, daß die Außenseite des Zylinders mit Chrom plattiert ist oder mit einer dünnen chromplattierten Manschette bedeckt ist, die dazu dient, die Oberfläche eines solchen Zylinders mit einer angemessenen Verschleißfestigkeit zu versehen, so daß diese viele Male verwendet werden kann. Hinsichtlich der gemäß der Erfindung zu verwendenden Rollen oder Hülsen wird darauf hingewiesen, daß im allgemeinen ein hohes Maß an Verschleißfestigkeit angestrebt wird, das einerseits durch Verwendung eines verschleißfesten Werkstoffes mit niedrigem Reibungskoeffizienten, z.B. Polytetrafluorethylen, erreicht werden kann; andererseits kann auch ein verschleißfester Werkstoff mit großer Härte verwendet werden.
Um verschleißfeste Eigenschaften an der Oberfläche einer Rolle oder Hülse vorzusehen, kann auch eine Ionenimplantationstechnik, CVD (chemisches Bedampfen) und PVD (physisches Bedampfen) verwendet werden. Die Werkstoffe, die unter Verwendung der obigen Techniken aufgebracht werden können, können von verschiedener Art sein. Erwähnt seien:
- Nitride, z.B. von Titan und Bor,
- Karbide, z.B. von Silizium, Bor, Wolfram und Titan,
- Quarz und Glas.
Von den obigen Werkstoffen ist insbesondere Titannitrid brauchbar. Dieses Material kann auf die Oberfläche einer mit einer Oberflächenstruktur versehenen Hülse durch Zerstäubungstechniken aufgebracht werden. Titannitrid kann unmittelbar von einem Titannitrid-Target zerstäubt oder durch reaktive Zerstäubung von Titan von einem Titan-Target in einer Stickstoff-Gas umfassenden Atmosphäre gebildet werden.
Andere Schichten mit hoher Härte können ferner beispielsweise durch galvanische Abscheidung oder durch stromlose Abscheidung aufgebracht werden, beispielsweise eine Chromschicht oder eine Nickelphosphorschicht. Hinsichtlich der Härte erhält man gute Ergebnisse, wenn die Härte 500º Vickers überschreitet.
Fig. 13 zeigt den Fall, bei dem eine Rolle gemäß der Erfindung eine Hülse 52 umfaßt, die von Stirnringen aufgenommen wird, wobei die Hülse eine geschlossene Hülse sein kann oder eine Hülse mit Perforationen, die mit einer zusätzlichen Oberflächenstruktur versehen ist. Die Stirnringe sind in diesem Fall Schablonenendringe 50, wie sie beispielsweise in drehbaren Siebdruckmaschinen verwendet werden. Die Enden 53, 54 der Ringe sind so ausgebildet, daß sie von den Schablonenköpfen des Gerätes, beispielsweise mittels einer Bajonettverbindung, aufgenommen werden können. Die Ringe können eine axiale Beanspruchung in einer Maschine auf die Hülse 52 ausüben, jedoch ist dies nicht notwendig. Die Stirnringe 50 und 51 können ferner durch Stirnringe ersetzt werden, die auf einer gemeinsamen Achse gelagert sind; axiale Beanspruchungen lassen sich gegebenenfalls dadurch erreichen, daß die Ringe auf der Achse voneinander fortgeschoben werden.
Wie zuvor erwähnt, kann in der Hülse 52 eine Füllung aus einem Material geringer Dichte vorgesehen werden, z.B. aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere einem ausgehärteten Schaumkunststoff oder einem Druckgas, um der Rolle Steifigkeit zu verleihen.
Fig. 14 zeigt den Fall, bei dem die Hülse 52 eine perforierte Hülse ist, z.B. eine drehbare Siebdruckschablone. Die Achse 56 trägt in diesem Fall ein Labyrinth 57, um ein vorgegebenes pneumatisches Druckprofil über der Länge der Hülse zu erzielen. Durch Änderung der Labyrinthunterteilungsabstände und geeignete Anordnung von Gasversorgungs- und/oder -abführungsöffnungen kann ein geeignetes axiales Profil mit Unterdruck- und/- oder Überdruckstellen errichtet werden.
Ein Unterdruck kann bei hohen Bahntransportgeschwindigkeiten und geringer Bahnspannung erwünscht sein; ein kleines Maß an Überdruck kann vorteilhaft sein, wenn mit niedrigen Bahngeschwindigkeiten und hoher Bahnspannung gearbeitet wird.

Claims

1. Rolle für die Verwendung beim Führen und/oder Stützen eines sich bewegenden bahnartigen Substrats in einer Vorrichtung zu dessen Behandlung, wobei die Oberfläche der Rolle, die in Berührung mit dem Substrat kommt, mit einer Oberflächenstruktur (3, 5, 6, 9) versehen ist, als Folge von der ein vorgegebenes Gasvolumen zwischen dem Substrat, das in Berührung mit der Oberflächenstruktur (3, 5, 6, 9) ist und der Rolle eingeschlossen wird, wobei die Oberflächenstruktur eine solche Form aufweist, daß das Gasvolumen bei den verwendeten Fördergeschwindigkeiten des Substrats im wesentlichen gleich bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle eine nahtlose Metallhülse (52) auf ihrer Oberfläche aufweist, die in Berührung mit dem Substrat kommt, und daß die Oberflächenstruktur (3, 5, 6, 9) auf der Oberfläche der Hülse (52) vorgesehen ist, wobei die Hülse so gelagert ist, daß ihre Auswechslung möglich ist.

2. Rolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (52) eine nahtlose Nickelhülse ist, deren Dicke zwischen 150 und 500 Mikrometer, insbesondere zwischen 150 und 250 Mikrometer beträgt.

3. Rolle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenstruktur (3, 5, 6, 9) mit einer Deckschicht mit hoher Verschleißfestigkeit versehen ist.

4. Rolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus einem verschleißfesten Material besteht, das ausgewählt ist aus:

- Nitriden, z.B. von Titan oder Bor,

- Karbiden, z.B. von Silizium, Bor, Wolfram und Titan,

- Glas und Quarz.

5. Rolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus einer Metallschicht mit hoher Verschleißfestigkeit und Härte besteht, z.B. aus einer Nickel-Phosphor-Schicht oder einer Chromschicht.

6. Rolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus einer Schicht aus Polytetrafluorethylen besteht.

7. Rolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (52) zwischen zwei festen Endringen oder Flanschen (50, 51) gelagert ist.

8. Rolle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (52) mit Perforationen versehen ist.

9. Rolle nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Hülse (52) Mittel (57) vorgesehen sind, um ein vorgegebenes pneumatisches Druckschema in axialer Richtung aufzubauen.

10. Rolle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rolle durch Füllen des Inneren der Hülse (52) mit einem Material geringer Dichte Steifigkeit verliehen worden ist.

11. Rolle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (52) mit einem Material gefüllt worden ist, das aus einem ausgehärteten Schaumkunststoff und einem Druckgas ausgewählt ist.

12. Rolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (30) in klemmender Weise durch einen Stützzylinder (32) getragen wird, der mit Achsenmitteln (35, 36, 37) versehen ist.