DE69219772T2

DE69219772T2 - Presswalze und Papiermaschine mit solcher Walze

Info

Publication number: DE69219772T2
Application number: DE1992619772
Authority: DE
Inventors: Mutsunori Kai; Toshiyuki Nasu
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1992-09-09
Filing date: 1992-09-09
Publication date: 1997-09-25
Anticipated expiration: 2012-09-10
Also published as: DE69219772D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Druckwalze und insbesondere auf eine Druckwalze zum Entfernen von Wasser, welche in dem Pressabschnitt einer Papiermaschine bereitgestellt ist, und auf eine Papiermaschine, die die Druckwalze enthält.
Auf herkömmliche Weise wird eine Walze aus natürlichem Granit hergestellt, welche eine sogenannte "Steinwalze" ist, und welche in größerem Umfang als Druckwalze eingesetzt wird. Derartige Steinrollen sind jedoch aufgrund der Abnutzung von Granit mit natürlich guter Qualität sehr teuer. Außerdem ist eine Steinwalze schwer herzustellen und nicht ausreichend widerstandsfähig. Aus diesem Grund wurde kürzlich eine Walze mit einer auf der Oberfläche einer Stahlrolle gebildeten Plastikschicht und eine spritzbeschichtete Walze mit einem Spritzüberzug auf der äußeren Oberfläche einer Stahlwalze 1 (wie in Fig. 4 gezeigt) erforscht und entwickelt, um die Steinwalze zu ersetzen.
Allerdings zeigte die Plastikstahlwalze keine ausreichende Wirksamkeit bzw. Leistung, eine gleichmäßige Freigabe des nassen Papiers zu ermöglichen, und wies keine hohe Oberflächenhärte auf. Die Plastik-Stahlwulse verursachte leicht eine Abnützung bzw. Schleifwirkung oder einen Axialdruck bzw. Axialschub an dem Papiermaschinenschaber bzw. Abstreichmesser, das ein Schaber bzw. Messer ist, Fremdablagerungen beispielsweise Papierniederschlag, der auf der Rolle klebt, zu entfernen. Dementsprechend kann die Verwendung der Plastikstahlwalze nicht zu einem befriedigenden Ergebnis führen.
Die besprühte Walze weist eine Vielzahl anderer Probleme dahingehend auf, daß der Spritzüberzug leicht verschmutzt, wobei eine Reinigung hiervon schwierig ist. Ferner weist die besprühte Walze ein nicht ausreichend gutes Leistungsvermögen auf, ein gleichmäßiges Freigeben von nassem Papier aufzuzeigen, wobei der Spritzüberzug häufig durch Gefrieren beschädigt wird.
Oxydkeramiken mit großer Härte, beispielsweise Aluminium, Titan, Zirkonerde und dergleichen, wurden als Spritzüberzug 2 einer besprühten, herkömmlich verwendeten Walze eingesetzt, wobei deren Leistungsvermögen derartig berücksichtigt wurde, um eine gleichmäßige und glatte Freigabe des nassen Papiers zu ermöglichen und um keine Schleifwirkung an dem Papiermaschinenschaber zu verursachen. Jedoch weist der Spritzüberzug 2, welcher eine derartige Keramik enthält, vielfach Hohlräume bzw. Lücken von mehreren µm bis zu mehreren Zehntel µm zwischen den Keramikpartikeln auf, wobei die Lücken mehrere Prozent bis mehrere Zehntel Prozent des Gesamtbereichsverhältnisses aufweist. Die Hohlräume sind häufig dreidimensional miteinander verbunden und bilden tiefe Einstiche oder Leitungen, welche durch den Spritzüberzug von dessen Außenoberfläche zu der Oberfläche der Metallbasis der Stahlwalze 1 hindurchdurchgehen.
Kieferharz (Collophonium) oder Aluminiumsulfate als Hemmstoff für Farbabstoßung, d. h. ein Schlichtmittel, beim Trocknen, und eine Art Füllmaterial, beispielsweise Ton oder Perlit, Talk, Gips, Bariumsulfat, Magnesiumcarbonat oder dergleichen, um die Papierqualität zu verbessern, d. h. Opazität, Oberflächenglattheit, Flexibilität, Glanz, Dichte, Gleichförmigkeit, Dehnverminderung oder dergleichen, werden der Pulpflüssigkeit zugeführt. Einige dieser Teile dieser Zusätze sind klein genug, um in die Hohlräume bzw. Lücken des Spritzüberzugs 2 leicht einzutreten. Falls diese kleinen Teile in die Hohlräume bzw. Lücken eindringen, wird es unmöglich, diese zu entfernen, da der Durchmesser der Lücken sehr klein ist. Diese kleinen Teile werden nach und nach in den Lücken angeordnet, so daß die Ablagerungen letztendlich in Anlagekontakt mit dem nassen Papier kommen. Folglich wird das Leistungsvermögen hinsichtlich der glatten Freigabe des nassen Papiers verschlechtert und verursacht Probleme, beispielsweise das Auseinanderbrechen des Papiers. Dadurch entsteht die Möglichkeit des Versagens des Spritzüberzugs und dessen Abschälen davon von der Metallbasis aufgrund einer Volumenausdehnung der Pulpflüssigkeit, falls die Pulpflüssigkeit in den Hohlräumen gefriert.
Die GB-A-2169381 beschreibt eine Druckwalze mit einer äußeren Schicht, welche eine Mischung aus Keramik und PTFE aufweist. Die äußere Schicht ist durch Mischung eines keramischen Pulvers mit PTFE in einer Mühle, Herstellung eines flexiblen Stoffes daraus und Umwickeln des Stoffes um die Walze, wobei durch Induktion bzw. Lasererwärmung befestigt, hergestellt.
Die EP-A-0481321 beschreibt eine Druckwalze mit einem Metallkern, einer Grundschicht und einer Keramikschicht, die durch Plasmabesprühen auf der Grundschicht aufgelegt wurde. Die Oberfläche der keramischen Schicht wird in die Einstiche zwischen den keramischen Teilchen mit einem Kunststoff aufgefüllt, der auf die Oberfläche der keramischen Schicht unter Zuhilfenahme eines Beschichters, einer Bürste oder eines Sprühzerstäubers aufgebracht wurde.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Druckwalze bereitzustellen, welche eine gute Wirksamkeit hinsichtlich der gleichmäßigen Freigabe von nassem Papier erlaubt und die Trennung des Spritzüberzugs von der Metallbasis verhindert.
Die erfindungsgemäße Druckwalze weist eine Metallbasis und einen Spritzüberzug auf, der auf der Außenoberfläche der Metallbasis vorgesehen ist, wobei die äußere Schicht des Spritzüberzugs eine Mischung aus einer Plastik und zumindest eine Keramik und/oder ein Cermet aufweist.
Die Außenoberfläche des Plastikabschnitts in der äußeren Schicht des Spritzüberzugs ist im Verhältnis zu der Außenoberfläche der Keramik oder des Cermetabschnitts in der äußere Schicht niedergedrückt.
Die Plastik weist vorzugsweise einen Fluorkunststoff auf.
Fig. 1 ist eine Ansicht, die den Spritzüberzug der Druckwalze zeigt.
Fig. 2 ist eine Ansicht, die eine Situation der Ausbildung des Spritzüberzugs zeigt.
Fig. 3 ist eine Ansicht, die den erfindungsgemäßen Spritzüberzug einer Druckwalze zeigt.
Fig. 4 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Druckwalze zeigt, welche einen Spritzüberzug auf der äußeren Oberfläche einer Stahlwalze aufweist.

Detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Fig. 1 zeigt eine Struktur eines Spritzüberzugs 20 einer Druckwalze. Der Spritzüberzug 20 hat mindestens eine Außenschicht, die eine Mischung aus Keramikteilchen 21 und Plastikteilchen 22 aufweist. Bei diesem Spritzüberzug werden Hohlräume bzw. Lücken, die in dem herkömmlichen Spritzüberzug vorhanden sind, oder Kanäle (Einstiche) welche in Verbindung mit den Hohlräumen gebildet wurden, durch die Plastik 22 gefüllt, so daß keine Hohlräume bzw. Kanäle vorliegen. Der Spritzüberzug 20 weist vorzugsweise eine Dicke von 2 bis 5 mm auf. Ein Oxyd, beispielsweise Al&sub2;O&sub3;, TiO&sub2;, ZrO&sub2;, SiO&sub2; oder dergleichen, ein Carbid beispielsweise Wolframcarbid (WC) oder dergleichen, ein Nitrid beispielsweise Titannitrid (TiN) oder dergleichen, ein Borid beispielsweise Titanbond (TiB&sub2;) oder dergleichen, eine Komponente, welche zumindest zwei der vorangegangenen Komponenten enthält, oder ein Cermet, beispielsweise WC-Co oder dergleichen, kann als Keramikpartikel 21 verwendet werden. Ein Fluorkunststoff, beispielsweise Polytetrafluorethylen, Polytrifluorethylen, Polyvylidenfluorid, Polyvinylfluorid oder dergleichen; ein thermoplastischer Kunststoff beispielsweise Polyethylen, ein Silizium oder dergleichen, ein aushärtbarer Kunststoff beispielsweise Epoxy-Kunststoff oder dergleichen kann als plastisches Material 22 verwendet werden. Jedoch ist es vorteilhaft ein Fluoro-Kunststoff als plastisches Material aufgrund der nachfolgenden Gründe vorzusehen.
Eine Pistole 30 für das thermische Spritzen wird - wie in Fig. 2 gezeigt ist - verwendet, um einen Spritzüberzug 20 mit der oben genannten Struktur auf die äußere Oberfläche einer Stahlwalze 1 aufzubringen. Vorzugsweise wird das keramische Pulver und das plastische Pulver in einem Plasmastrahl 31 geblasen, welcher aus der Pistole 30 für das thermische Spritzen herausströmt. Dementsprechend werden diese Pulver augenblicklich schmelzen, um Hochtemperaturflüssigkeitstropfen zu bilden. Der Strom der Mischung der Flüssigkeitstropfen trifft mit hoher Geschwindigkeit auf die äußere Oberfläche der Stahlwalze 1 auf, welche eine Metallbasis ist, kühlt sich ab und verfestigt sich darauf, so daß der oben beschriebene Spritzüberzug 20 gebildet wird.
Mit der Stahlwalze, die den Spritzüberzug 20 aufweist, welcher auf der äußeren Oberfläche der Stahlwalze 1 vorgesehen wird, wobei zumindest die äußere Schicht des Spritzüberzugs 20 eine Mischung von Keramikpartikeln 21 und Plastikmaterial 22 aufweist, ist es möglich, eine hohe Widerstandsfähigkeit auf die Wirksamkeit von Schleifmittel-Wirkung durch den Papiermaschinenschaber unter Verwendung der Keramikteilchen 21 mit einem hohen Härtegrad im Verhältnis zu herkömmlichen Steinwalzen zu erreichen.
Ferner ist es möglich, daß die Verhinderung der Schubwirkung des Papiermaschinenschabers sichergestellt wird und um eine billige Walze mit einer hohen Stärke im Verhältnis mit der Steinwalze zu erhalten.
Der Spritzüberzug 20 weist im wesentlichen Lücken bzw. Höhlräume nicht auf, welche in dem herkömmlichen Spritzüberzug gebildet werden, welcher im wesentlichen Keramikteilchen 22 enthält, und weist keine Löcher auf, die durch die Verbindung der Lücken bzw. Hohlräume gebildet wurden. Deshalb besteht keine Möglichkeit für die Pulpflüssigkeit, in die Hohlräume bzw. Lücken oder Einstiche einzudringen, so daß ein Schaden des Spritzüberzuges 20 durch Gefrieren der Pulpflüssigkeit darin nicht vorkommt. Gemäß der Struktur, die der Spritzüberzug 20 aufweist, ist es möglich, eine Verminderung des Leistungsvermögens zu verhindern und eine gleichmäßige Freigabe des nassen Papiers durch Anlagerung von Schlichtmittel oder Füllmaterial in den Hohlräumen bzw. Lücken oder Löchern zu erlauben.
Es ist möglich, das Verhältnis des freigelegten Bereiches der keramischen Teilchen 21 zu dem des plastischen Materials 22 auf der Oberfläche des Spritzüberzugs 20 anzupassen, indem das Mischungsverhältnis der Keramikteilchen 21 zu dem plastischen Material 22 eingestellt wird. Dadurch ist es möglich, eine Druckwalze zu erhalten, die Oberflächencharakteristiken aufweist, welche für die verschiedenen Arten von Papier für verschiedene Papierqualitäten geeignet sind. Falls der Abschnitt der äußersten Schicht des Spritzüberzugs 20 abgenutzt ist, ist es möglich die Druckwalze durch Nachpolieren zu erneuern, so daß eine Oberflächenstruktur erhalten wird, die ähnlich der der Original-Druckwalze ist.
Es ist möglich, Fluor-Kunststoffe als Plastikmaterial zu verwenden. Die Verwendung von Fluor-Kunststoffen verbessert die Oberflächencharakteristik der Druckwalze hinsichtlich der gleichmäßigen Freigabe von nassem Papier. Der Fluor-Kunststoff ist eine der stabilsten Plastiken zwischen den unterschiedlichen Arten von Plastiken. Daraus folgt, daß der Fluor-Kunststoff Charakteristiken von einer exzellenten Säurewiderstandsfähigkeit und einer exzellenten Alkaliwiderstandsfähigkeit aufweist, Wasser nicht absorbiert, nicht durch verschiedenartige Chemikalien oder Lösungen beschädigt wird, Charakteristiken einer großen Wärmewiderstandsfähigkeit und einer hohen Wasser- und Ölabweisung aufweist, d. h., der Kontaktwinkel davon hinsichtlich Flüssigkeiten ist größer als der anderer Plastiken. Diese Art der Druckwalze ist somit besonders als Druckwalze für eine Papiermaschine geeignet.
Die äußere Oberfläche des Plastikabschnittes in der äußeren Schicht des Spritzüberzugs ist relativ zu der äußeren Oberfläche des Keramikabschnitts in der äußeren Schicht - wie in Fig. 3 gezeigt ist - niedergehalten, indem eine Lappbehandlung auf die Oberfläche des Spritzüberzugs 20 nach einer gewöhnlichen Polierbehandlung durchgeführt wird, so daß das Plastikmaterial 22 mit einer geringeren Härte als die der keramischen Teilchen selektiv durch das Lappmaterial poliert wird. Die niedergehaltenen Abschnitte des Plastikmaterials bilden dabei Lufttaschen, um ferner die Charakteristiken der Oberfläche der Druckwalze hinsichtlich der gleichmäßigen Freigabe des nassen Papiers zu verbessern.
Bei der erfindungsgemäßen Druckwalze können zumindest die äußere Oberfläche des Spritzüberzugs eine Mischung von Keramikteilchen 21 und Plastikmaterial 22 aufweisen. Das bedeutet, daß der gesamte Spritzüberzug die Mischung enthält, jedoch kann der Spritzüberzug die äußere Schicht davon als eine Mischung aufweisen, wobei die innere Schicht davon ein einfacher Überzug der Keramik sei.
Bei der obengenannten Ausführungsform wurde lediglich eine Druckwalze mit der äußeren Schicht des Spritzüberzugs beschrieben, der eine Mischung aus Plastikmaterial und Keramikteilchen aufweist. Jedoch kann die erfindungsgemäße Druckwalze eine äußere Schicht des Spritzüberzugs enthalten, welcher eine Mischung eines Plastikmaterials und Cermetpartikel aufweist. Dementsprechend ist es möglich, gleiche Effekte wie die Verwendung bei der Mischung des plastischen Materials 22 und der keramischen Teilchen 21 zu erhalten.
Wie oben erwähnt weist die erfindungsgemäße Druckwalze eine Metallbasis und einen Spritzüberzug auf, der auf der äußeren Oberfläche der Metallbasis vorgesehen ist, wobei zumindest die äußere Schicht des Spritzüberzugs eine Mischung einer Plastik und zumindest einer Keramik und/oder eines Cermet aufweist. Deshalb ist es möglich, eine hohe Widerstandfähigkeit gegenüber der Schleifmittelwirksamkeit zu erreichen, indem die Keramikteilchen 21 verwendet werden, und um eine billige Walze mit einer großen Stärke im Verhältnis mit einer Steinwalze zu erhalten. Ferner weist der Spritzüberzug der erfindungsgemäßen Druckwalze grundsätzlich keine Hohlräume bzw. Lücken auf, welche in dem herkömmlichen Spritzüberzug gebildet sind, welcher im wesentlichen Keramikteilchen enthält, und weist keine Einstiche auf, welche in Verbindung mit dem Hohlräumen gebildet werden. Deshalb besteht keine Möglichkeit für die Pulpflüssigkeit in die Hohlräume oder Löcher einzutreten, so daß ein Schaden des Spritzüberzuges durch Gefrieren der Pulpflüssigkeit nicht vorliegt, wobei es deshalb möglich ist, eine Verminderung der Wirksamkeit zu verhindern eine gleichmäßige Freigabe von nassem Papier zu erlauben, indem Schichtmittel oder Füllmaterial in den Hohlräumen bzw. Lücken oder Löchern eingelagert wird. Es ist somit möglich, eine Druckwalze mit einer Oberflächencharakteristik zu erreichen, die für verschiedene Papiersorten oder Papierqualitäten geeignet ist, indem der Durchmesser der Keramikpartikel oder dergleichen und das Mischungsverhältnis der Keramikteilchen und dem Plastikmaterial angepaßt wird. Falls der äußere Schichtabschnitt des Spritzüberzugs abgenutzt ist, ist es möglich die Druckwalze zu erneuern, um eine Oberflächenstruktur zu erhalten, die ähnlich zu der der Originaldruckwalze ist, indem einfach nachpoliert wird.
Indem die äußere Oberfläche des Plastikabschnitts in der äußeren Schicht des Spritzüberzugs relativ zu der äußeren Oberfläche des Keramik- oder Cermetabschnitts in der äußeren Schicht niedergehalten wird, bilden der niedergehaltene Abschnitt des Plastikmaterials Lufttaschen, um die Oberflächencharakteristik der Druckwalze hinsichtlich einer gleichmäßigen Freigabe von nassem Papier zu verbessern. Die Verwendung eines Flurkunststoffes als Plastikmaterial verbessert die Oberflächencharakteristik der Druckwalze hinsichtlich der gleichmäßigen Freigabe von nassem Papier im Verhältnis zu der Verwendung anderer plastischen Materialien. Demnach ist diese Art der Druckwalze bestens als Druckwalze für eine Papiermaschine geeignet.
Die obenbeschriebene Druckwalze kann für herkömmliche Papiermaschinen verwendet werden. Entsprechend der erfindungsgemäßen Papiermaschine ist es möglich, die Charakteristika hinsichtlich der gleichmäßigen Freigabe des Papier zu verbessern.

Claims

1. Druckwalze für eine Papiermaschine, wobei die Druckwalze eine Metallbasis (1) und einen Spritzüberzug (20) aufweist, der auf der Außenoberfläche der Metallbasis (1) vorgesehen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die äußere Schicht des Spritzüberzugs (20) eine Spritzmischung aus einer Plastik (22) und zumindest eine Keramik (21) und/oder ein Cermet aufweist, wobei die Außenoberfläche des Plastikabschnittes des Spritzüberzugs (20) eine geschlossene, im Verhältnis zu der äußeren Oberfläche des Keramik- bzw. Cermetabschnittes niedergehaltene Oberfläche aufweist.

2. Druckwalze gemäß Anspruch 1, wobei die äußere Schicht des Spritzüberzugs eine Spritzmischung aus einer Plastik und einer Keramik (21) aufweist, wobei die Keramik (21) in der äußeren Schicht des Spritzüberzugs (20) eine Komponente aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt wurde, welche ein Oxyd, ein Karbid, ein Nitrid, ein Borid und eine Komponente enthält, welche zumindest zwei der vorgenannten Komponenten beinhaltet.

3. Druckwalze gemäß Anspruch 1, wobei die äußere Schicht des Spritzüberzugs eine Spritzmischung aus einer Plastik und einer Keramik (21) aufweist, wobei die Keramik (21) in der äußeren Schicht des Spritzüberzugs (20) eine Komponente aufweist, welche aus der Gruppe ausgewählt wurde, welche Al&sub2;O&sub3;, TiO&sub2;, ZrO&sub2;, SiO&sub2;, WC, TiN, TiB&sub2; und eine Komponente enthält, die zumindest zwei der vorangegangenen Komponenten beinhaltet.

4. Druckwalze gemäß Anspruch 1, wobei die äußere Schicht des Spritzüberzugs eine Spritzmischung aus einer Plastik (22) und einem Cermet enthält, wobei der Cermet in der äußeren Schicht des Spritzüberzugs WC-Co enthält.

5. Druckwalze gemäß Anspruch 1, wobei die Plastik (22) einen thermoplastischen Kunststoff enthält, der aus der Gruppe ausgewählt wurde, welche Fluorkunststoffe, Polyethylen und ein Silikon enthält.

6. Druckwalze gemäß Anspruch 5, wobei der thermoplastische Kunststoff einen Fluorkunststoff enthält, welcher aus der Gruppe ausgewählt wurde, die Polytetrafluorethylen, Polytriflourethylen, Polyvinylidenfluorid und Polyvinylfluorid enthält.

7. Papiermaschine, die eine Druckwalze gemäß den Ansprüchen 1 bis 6 enthält, um Wasser aus nassem Papier zu entfernen, wobei die Druckwalze in einem Pressabschnitt der Papiermaschine vorgesehen ist.

8. Druckwalze in einer Papiermaschine, gemäß Anspruch 1, wobei der Spritzüberzug (20) eine Struktur aufweist, die auf der äußeren Oberfläche der Metallbasis (1) durch Aufsprühen einer Hochtemperaturflüssigkeitsmischung gebildet wird, welche eine Plastik (22) und zumindest eine Keramik (21) und/oder Cermet enthält.