EP2729614A1

EP2729614A1 - Abzugskraftprofilierter trockenzylinder

Info

Publication number: EP2729614A1
Application number: EP12730998.7A
Authority: EP
Inventors: Jürgen ABRAHAM; Alexander Etschmaier; Hasso Jungklaus
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2014-05-14
Also published as: WO2013004723A1; DE102011078743A1; CN103842586A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Walze und insbesondere einen Trockenzylinder (10) mit einer Beschichtung (14) des Walzenmantels am zum Kontakt mit einer darüber geführten Papierbahn vorgesehenen Arbeitsbereich (13), die so ausgebildet sind, dass die Haftung der zu trocknenden Papierbahn an den Randzonen des Arbeitsbereichs (13) geringer ist, als in den Bereichen (11) der TWalzenmantelfläche zwischen den Randzonen (12).

Description

ABZUGSKRAFTPROFILIERTER TROCKENZYLINDER

Die vorliegende Erfindung betrifft Trockenzylinder für Maschinen zur Papierherstellung und bezieht sich im Besonderen auf eine Profilierung von

Oberflächeneigenschaften solcher Walzen.

Trockenzylinder werden zur Unterstützung des Trocknens darüber geführter Papierbahnen üblicherweise mit Heißdampf beheizt, wodurch Wasser aus dem Blattinneren und der Blattoberfläche der Papierbahn ausdampfen kann. Da eine optimale Papierqualität nur mit einer homogenen Feuchteverteilung in der Papierbahn erzielt werden kann, ist eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung auf der Trockenzylinderoberfläche gefordert. Trockenzylinder sind in der Regel aus Stahlguss oder als geschweißte Stahlkonstruktion ausgeführt, wobei der Trockenzylinder als hohlzylindrischer, an den Stirnseiten von Zylinderdeckeln mit angeformten Lagerzapfen abgeschlossener, Mantel ausgebildet ist. Diese Deckelkonstruktion führt jedoch zu einer stärkeren Trocknung der Papierbahn in einem Bereich von etwa 30 bis 40 mm vom Rand des Zylindermantels, die, falls keine Gegenmaßnahmen getroffen werden, in einem Aufstellen des Papierbahnrands und damit niedriger Papierqualität resultiert. Um einem solchen Aufstellen des Papierbahnrands entgegenzuwirken, werden gegenwärtig Rückbefeuchter eingesetzt, die das Feuchteprofil der trocknenden Papierbahn egalisieren. Eine entsprechende Rückbefeuchtung ist jedoch aufgrund der erforderlichen zonalen Feinregelung der Feuchte mit einem hohen anlagentechnischen Aufwand verbunden und verteuert somit die Papierproduktion. Es ist daher wünschenswert, eine Papierbahnrandaufstellung an Walzen und insbesondere an Trockenzylindern mit kostengünstigeren Mitteln zu vermeiden.

Dies wird mit Walzen erreicht, deren Oberfläche so beschichtet ist, dass die Haftung einer über die Walzenoberfläche geführten Papierbahn im Bereich des Papierrandes geringer als zwischen den Papierrändern ist. Als Trockenzylinder ausgeführte Ausführungsformen solcher Walzen weisen eine Manteloberfläche auf, die an den beiden an die Zylinderdeckel angrenzenden Bereichen eine Beschichtung aufweist, an deren Oberfläche die Papierbahn schlechter haftet, als an der Oberfläche des Zylindermantels zwischen den beiden Bereichen. Die Beschichtung kann sich hierbei auch über den gesamten Arbeitsbereich der Walze, d. h. über die gesamte mit der Papierbahn in Kontakt kommende Oberfläche, erstrecken, wobei Aufbau bzw. Zusammensetzung der Beschichtung sich in diesem Fall so in axialer Richtung der Walzenoberfläche verändern, dass die Haftkraft der Papierbahn in den mittleren Bereichen der Manteloberfläche höher ist, als in Richtung der Walzenränder. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die in dieser Beschreibung und den Ansprüchen zur Aufzählung von Merkmalen verwendeten Begriffe "umfassen", "aufweisen", "beinhalten", "enthalten" und "mit", sowie deren grammatikalischen Abwandlungen, generell als nichtabschließende Aufzählung von Merkmalen, wie z. B. Komponenten, Verfahrensschritten, Einrichtungen, Bereichen, Größen und dergleichen aufzufassen sind, und in keiner Weise das Vorhandensein anderer oder zusätzlicher Merkmale oder Gruppierungen von anderen oder zusätzlichen Merkmalen ausschließen. Walzen und insbesondere Trockenzylinder mit Randbereichen geringerer Haftung für Papierbahnen verhindern ein Aufstellen von Papierbahnrändern in effektiver Weise. Denn die Randaufstellung hat nach Untersuchung der Erfinder ihre Ursache nicht unmittelbar in dem, verglichen mit der restlichen Papierbahn geringeren Feuchtegehalt der Papierbahnrandzonen, sondern in der stärkeren Haftung von trockeneren Papierzonen auf den Manteloberflächen von Walzen bzw. Trockenzylindern. Aufgrund der stärkeren Haftung ist die bei der Blattabgabe auf die Papierbahnränder ausgeübte Kraft größer als im Bereich zwischen den Rändern, wodurch die Papierbahnränder verhältnismäßig stärker gedehnt werden und in der Folge aufstehen. Randzonen mit geringerer Haftung für die Papierbahn reduzieren die Abziehkraft der Papierbahnränder, wodurch die Inhomogenität des Blattabzugs und die damit verbundene Dehnung der Papierbahnränder unterbunden wird.

Die Beschichtung umfasst bei Ausführungsformen vorteilhaft eine Randzone des Arbeitsbereichs mit einer Breite aus dem Bereich von 20 bis 50 mm und insbesondere aus dem Bereich von 30 bis 40 mm, so dass den Auswirkungen einer stärkeren Trocknung der Papierbahn in diesem Bereich wirksam begegnet wird. Bei anderen Ausführungsformen umfasst die Beschichtung größere Randzonen bzw. den gesamten Arbeitsbereich, wobei die Oberflächeneigenschaften einer solchen Beschichtung sich in axialer Richtung der Walzenoberfläche verändern. Bei bevorzugten Ausführungsformen unterscheidet sich die Oberfläche der Walzenmantelfläche an den Randzonen von den dazwischen gelegenen Bereichen in ihrer chemischen Zusammensetzung, wodurch eine gezielte Anpassung der Haftkraft an den Trocknungsgrad von Papierrändern möglich ist. Bei weiteren Ausführungsformen erfolgt die Anpassung der Haftkraft an den Trocknungsgrad von Papierrändern vorzugsweise durch eine im Vergleich zu den Randzonen- unterschiedliche physikalische Zusammen-setzung der zwischen den Randzonengelegenen Bereiche der

Walzenmantelfläche, wobei die Anpassung auch durch eine Kombination von chemisch und physikalisch vom Rest der Arbeitsfläche abweichendem Aufbau der Randzonenbeschichtung bewirkt sein kann. Insbesondere kann sich die chemische bzw. physikalische Zusammensetzung der Walzenoberfläche entlang der gesamten Walzenbreite, d. h. entlang deren gesamter axialer Länge, so verändern, dass die Haftung von Papier gleichen Feuchtegrads an den Walzenrändern geringer als in Richtung zur Walzenmitte ist.

Bei Ausführungsformen umfasst die Beschichtung vorteilhaft ein Polyepoxid, ein Siliconpolymer, ein Fluorpolymer, oder Gemische davon, da diese eine im Vergleich zu Stahl, Hartmetall und keramischen Stoffen geringe Haftung für Papierfaserbahnen aufweisen. Weitere Ausführungsformen können, eventuell zusätzlich, eine Randzonenbeschichtung umfassen, deren Morphologie von der Morphologie der zwischen den Randzonenbeschichtungen gelegenen Bereiche der Walzenmantelfläche abweicht. Bei vorteilhaften

Ausführungsformen hiervon umfasst die abweichende Morphologie vorzugsweise eine unterschiedliche Porosität.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist der gesamte Arbeitsbereich der Walzenmantelfläche mit einer Beschichtung versehen, wobei Zusammensetzung und/oder Aufbau der Beschichtung an den Randzonen des Arbeitsbereichs von der Zusammensetzung und/oder dem Aufbau der Beschichtung in den Bereichen der -Walzenmantelfläche zwischen den Randzonen des Arbeitsbereichs abweichen.

Selbstverständlich kann die beschriebene unterschiedliche Ausgestaltung einer Arbeitsfläche an ihren Randzonen auch an von Trockenzylindern verschiedenen Walzen eingesetzt werden, um bei der Blattablösung über die gesamte Papierbahnbreite gleichmäßige Abziehkräfte zu erzielen. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass in dieser Schrift mit dem Sammelbegriff "Papier" alle zellstoffhaltigen Faserstoffbahnen bezeichnet werden, so dass dieser Begriff neben den verschiedenen Arten von Papieren beispielsweise auch Kartone und Vliesstoffe umfasst .

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen sowie den beiliegenden Figuren. Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen der beschriebenen Ausführungsbeispiele und insbesondere nicht auf die beschriebenen Trockenzylinder beschränkt, sondern durch den Umfang der beiliegenden Patentansprüche bestimmt ist. Insbesondere können die einzelnen Merkmale bei erfindungsgemäßen Ausführungsformen in anderer Anzahl und Kombination als bei den untenstehend angeführten Beispielen verwirklicht sein. Bei der nachfolgenden Erläuterung einiger Ausführungs-beispiele der Erfindung wird auf die beiliegende Figuren Bezug genommen, von denen Figur 1 eine schematische Perspektivansicht eines

Trockenzylinders unter Angabe von Arbeitsbereich, Randzonen und zwischen den Randzonen gelegenem Bereich zeigt, Figur 2 einen schematischen Querschnitt durch ein erstes

Ausführungsbeispiel eines Trockenzylinders am Übergang von einer Randzone zum zwischen den Randzonen gelegenen Bereich zeigt, Figur 3 einen schematischen Querschnitt durch ein zweites

Ausführungsbeispiel eines Trockenzylinders am Übergang von einer Randzone zum zwischen den Randzonen gelegenen Bereich zeigt,

Figur 4 einen schematischen Querschnitt durch ein drittes

Ausführungsbeispiel eines Trockenzylinders am

Übergang von einer Randzone zum zwischen den Randzonen gelegenen Bereich zeigt, und

Figur 5 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verlaufs der Abzugskraft einer Papierfaserbahn vom

Trockenzylinder entlang der Walzenachse darstellt .

In den Figuren sind Elemente die im Wesentlichen gleiche technische Funktionen erfüllen mit gleichen Bezugszeichen versehen. Ferner sind in den Figuren nur diejenigen Komponenten des jeweils dargestellten Gegenstands illustriert, die zum Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich sind. Auf die Darstellung weiterer, bei den jeweils dargestellten Ausführungsformen darüber hinaus vorhandenen Komponenten wurde im Interesse einer übersichtlichen Darstellung verzichtet.

Figur 1 zeigt eine schematische Perspektivansicht eines Trockenzylinders 10 unter Angabe der Lage des zwischen den gestrichelten Linien befindlichen Arbeitsbereichs 13, der zwischen den gestrichelten und den jeweils benachbarten strichpunktierten Linien angeordneten Randzonen 12 des Arbeitsbereichs und des zwischen den strichpunktierten Linien und damit zwischen den Randzonen 12 gelegenen Bereichs 11. Unter Arbeitsbereich 13 ist hierbei der Teil der Mantelfläche eines Trockenzylinders 10 zu verstehen, der die Papierfaserbahn bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung kontaktiert. Die Randzonen 12 erstrecken sich über die Randbereiche des Arbeitsbereichs 13, an denen die stärkere Papiertrocknung unter Abwesenheit von Gegenmaßnahmen zu einer Randaufstellung der Papier- bzw. Papierfaserbahn führt. Die Lage der Rotationsachse des Trockenzylinders 10 ist in Figur 1 mit einer strichpunktierten Line angedeutet. In der veranschaulichten Darstellung nimmt der Arbeitsbereich 13 nicht die gesamte Mantelfläche des Trockenzylinders 10 ein, sondern spart zu beiden Seiten jeweils einen schmalen, bezüglich des Trockenzylinders stirnseitig angeordneten, umlaufenden Randbereich aus. Eine solche Auslegung des Arbeitsbereichs ist nicht zwingend erforderlich, so dass sich der Arbeitsbereich 13 bei Ausführungsformen auch mit der Mantelfläche der Walze 10 decken kann. Die Breite der Randzonen 12 richtet sich nach der konkreten Konstruktion und Beheizung eines jeweiligen Trockenzylinders sowie Lage und Breite des Arbeitsbereichs 13 auf der Mantelfläche des Zylinders 10. Die Randzonen weisen üblicherweise eine Breite aus dem Bereich von etwa 20 bis etwa 50 mm und vorzugsweise aus dem Bereich von 30 bis 40 mm auf. Wie bereits zuvor ausgeführt wurde, unterscheidet sich die

Oberfläche des Arbeitsbereichs an den Randzonen 12 von der des zwischen den Randzonen gelegenen Bereichs 11, wobei die

Haftkraft einer Papierfaserbahn auf den Randbereichen 12 geringer ist als auf dem zwischen den Randzonen gelegenen Bereich 11. Entsprechend ist die zum Lösen der Papierbahn vom Arbeitsbereich 13 erforderliche Abzugskraft F_A an den

Randbereichen 12 geringer als im Bereich dazwischen, so dass eine zur Randaufstellung führende Dehnung des Papierfaserbahnrands vermieden wird.

Zu diesem Zweck sind die Randzonen 12 wie in den Figuren 2 bis 4 veranschaulicht mit einer Beschichtung 14 versehen, deren Oberflächeneigenschaften sich von denen der Oberfläche des Arbeitsbereichs 13 zwischen den Randzonen 12 unterscheidet. Die zum dazwischenliegenden Bereich 11 unterschiedliche Ausbildung der Beschichtungen 14 kann durch Wahl eines anderen Materials, eines abweichenden Aufbaus, oder einer Kombination von abweichendem Aufbau und anderem Material erfolgen. Kurz gesagt unterscheidet sich die Ausbildung der Randzonenbeschichtung 14 von der des dazwischenliegenden Bereichs entweder in ihrer chemischen oder in ihrer physikalischen Zusammensetzung, oder in beidem.

In Figur 2 ist eine erste Ausführungsform eines Trockenzylinders mit einer separaten Randzonenbeschichtung 14 veranschaulicht. Die Randzonenbeschichtungen 14 sind jeweils in einer die Randzonen 12 des Arbeitsbereichs 13 umfassenden Ausnehmung angeordnet. Falls der Arbeitsbereich 13 sich nicht bis zu den Rändern der Mantelfläche des Trockenzylinders 10 erstreckt, kann sich die mit der Beschichtung 14 verfüllte Ausnehmung auch in den nicht vom Arbeitsbereich 13 abgedeckten Bereich der Mantelfläche hinein erstrecken; bei Ausführungsformen auch bis an den jeweiligen Außenrand der Mantelfläche reichen.

Bei der in Figur 3 veranschaulichten Ausführungsform eines Trockenzylinders mit separaten Randzonenbeschichtungen 14 ist die gesamte Oberfläche des Arbeitsbereichs 13 beschichtet, wobei sich die Beschichtung 14 der Randzonen in ihrer chemischen oder physikalischen Ausbildung von der zwischen den Randzonenbeschichtungen angeordneten

Beschichtung 15 unterscheidet.

Figur 4 veranschaulicht eine besondere Ausprägung einer Ausführungsform nach Figur 3, bei der die beiden Beschichtungen 14 und 15 unterschiedliche Morphologien in Form unterschiedlicher Porositäten aufweisen. Unter Porosität wird hierbei das Vorhandensein von Hohlräumen im Material verstanden, deren Abmessungen über einige hundert Mikrometer nicht hinausreichen. Die Poren sind in der Figur als dunkle Gebilde gezeigt, wobei Größe und Dichte dieser Gebilde im Hinblick eine leicht verständliche Darstellung stark übertrieben dargestellt sind. Unter Morphologie wird in dieser Schrift der strukturelle Aufbau einer Beschichtung bzw. allgemein eines Materials verstanden.

Bei Verwendung von im Vergleich zum restlichen

Arbeitsbereich 11 unterschiedlichen Materialien für die

Ausbildung von Randzonenbeschichtungen 14 werden vorzugsweise Materialien gewählt, deren Oberflächenmoleküle eine geringere Anziehungskraft auf Moleküle der

Papierfaserbahn ausüben als Oberflächenmoleküle des restlichen Arbeitsbereichs 11, so dass die zum Lösen einer

Papierbahn erforderliche Abzugskraft an den

Randzonenbeschichtungen 14 geringer ist als im restlichen Arbeitsbereich 11. Ein Beispiel für ein daraus resultierendes Profil der Abzugskraft F_A über die axiale

Ausdehnung der Mantelfläche eines Trockenzylinders 10 ist in Figur 5 gezeigt. Die Darstellung gibt den Verlauf der Abzugskraft qualitativ wieder, wobei das Nullniveau der Abzugskraft unterhalb der sich in axialer Richtung des Trockenzylinders erstreckenden x-Achse liegt. Die Randzonenbeschichtungen 14 erstrecken sich bei dem der Figur 5 zugrundeliegenden Ausführungsbeispiel bis an die Ränder der Zylindermantelfläche. Das Profil zeigt einen graduellen Übergang der Abzugskraft an der Grenze zwischen der Randzonenbeschichtung und zwischen den Randzonen gelegenen Bereich 11, durch den abrupte Spannungsänderungen beim Ablösen einer Papierbahn vermieden werden können. Eine entsprechende Graduierung kann beispielsweise durch Verändern der Zusammensetzung der Beschichtung im Randbereich oder durch eine interstrukturelle Verzahnung von Randzonenbeschichtung und angrenzendem Bereich 11 erzielt werden. Die Graduierung der Abzugskraft muss nicht wie in Figur 5 veranschaulicht auf einen kleinen Bereich an den Übergängen zwischen den Randzonen 12 und dem dazwischen gelegenen Bereich beschränkt sein, sondern kann sich bei Ausführungsformen auch über die gesamte Breite der Walze erstrecken, wobei eine sich so kontinuierlich über die Walzenbreite verändernde Abzugskraft an den Walzenrändern stets kleinere Werte aufweist, als in den mittleren Bereichen der Walze 10.

Bei Ausführungsformen wird die Beschichtung von einem Polymer gebildet. Als Polymere finden hierfür insbesondere Duroplaste und Thermoplaste Verwendung, die auf Basis von Einkomponenten- und Zweikomponentensystemen hergestellt werden können. Geeignet sind insbesondere Duroplaste, deren Zersetzungstemperatur so weit oberhalb der Temperatur der Randzonenbeschichtungen liegt, dass sich der jeweilige Duroplast elastisch verhält. In analoger Weise eignen sich Thermoplaste, deren Glasübergangstemperatur soweit oberhalb der Einsatztemperatur der Randzonenbeschichtungen liegt, dass bei einem Einsatz der mit dem Polymer beschichteten Zone keine störende Erweichung des Polymers auftreten kann. Als grober Richtwert für die Mindestdifferenz zwischen Einsatztemperatur und Zersetzungs- bzw.

Glasübergangstemperatur können 20 °C angegeben werden. Unter Einsatztemperatur ist die Betriebstemperatur der Randzonenbeschichtungen bzw. der Mantelfläche des Trockenzylinders generell während des bestimmungsgemäßen Einsatzes zu verstehen.

Bevorzugt sind die Randzonenbeschichtungen 14 wenigstens unter Verwendung eines Polyepoxids, Siliconpolymers oder Fluorpolymers gebildet. Es können auch solche Stoffe enthaltende Polymergemische verwendet werden. Insbesondere können in den genannten Polymeren auch Füllstoffen wie z. B. Fasern oder Partikeln eingebettet sein, um in bekannter Weise z. B. die Elastizität, Abriebfestigkeit, thermische Leitfähigkeit oder auch das farbliche Erscheinungsbild auf gewünschte Werte einzustellen. Beispielsweise können zur Ausbildung von Randzonenbeschichtungen 14 Epoxidharze mit darin eingebetteten FüllstoffPartikeln aus Polyfluorethylen (PFE) und insbesondere aus Polytetrafluorethylen (PTFE) verwendet werden. Epoxidharze zeigen im nichtvernetzten bzw. teilvernetzten Zustand eine gute Benetzung von Stahloberflächen und ermöglichen daher eine feste Verbindung mit dem Walzenkern eines Trockenzylinders. Die Viskosität von Epoxidharzen kann durch die Zugabe von Lösungsmitteln, wie zum Beispiel Alkoholen oder Ketonen, verringert werden, wodurch z. B. eine Imprägnierung von z. B. porösen Oberflächen möglich ist. Ein Beschichten kann durch Gießen, Aufspritzen oder mithilfe von

Streichwerkzeugen wie z. B. Pinseln oder Spachteln ausgeführt werden. Ein Imprägnieren, beispielsweise einer zuvor aufgebrachten porösen thermischen Spritzbeschichtung, kann außerdem auch mithilfe eines Tauchbads vorgenommen werden . Mit Fluorpolymeren hergestellte Randzonenbeschichtungen zeichnen sich durch eine hohe chemische und thermische Stabilität und ein ausgezeichnetes antiadhäsives Verhalten aus. Aus Fluorpolymeren gebildete Randzonenbeschichtungen 14 sind zudem auch unter dynamischen Belastungen sehr widerstandsfähig. Auch Siliconpolymere, beispielsweise Siliconharze mit zur Verbesserung der Antihaftwirkung in deren Matrix inkorporierten Siliconölen, sind zur Ausbildung von Randzonenbeschichtungen 14 geeignet, da sie eine ausgezeichnete thermische und chemische Beständigkeit aufweisen.

Die antiadhäsive Wirkung von Randzonenbeschichtungen kann durch Wahl von Materialien unterstützt werden, die eine im Vergleich zur zwischen den Randzonenbeschichtungen 14 gelegenen Oberfläche eines Trockenzylinders 10 geringere Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Eine entsprechend geringere Wärmeleitfähigkeit reduziert den Wärmetransport durch diesen Bereich des Walzenmantels und verringert dadurch die Trocknung der Papierbahnränder, so dass diese im Ergebnis weniger stark auf dem Walzenmantel haften und leichter davon abgelöst werden können. Bei Ausführung der Trockenzylinder als Stahlwalzen kann dieser Effekt durch Verwendung von z. B. Keramiken aber auch mit der Verwendung von wie oben beschriebenen polymeren Materialien erreicht werden. Besonders bei letzteren wird die geringere Haftung der Papierbahnränder auf den Randzonenbeschichtungen 14 im Vergleich zur übrigen Arbeitsfläche 11 durch die Kombination zweier Effekte erreicht: die geringere Anziehungskraft auf Moleküle der Papierfaserbahn und den geringeren Wärmetransport zur Papierbahn.

Die Wärmeleitfähigkeit einer Beschichtung kann außer durch Wahl des Beschichtungsmaterials auch über die Morphologie der Beschichtung beeinflusst werden. Beispielsweise können zwei oder mehr Materialien unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit in komplementären Mustern innerhalb einer Randzonenbeschichtung nebeneinander angeordnet sein, so dass sich eine über die Flächenanteile gemittelte Wärmeleitfähigkeit der Beschichtung ausbildet. Bei einem schichtweisen Aufbau der Randzonenbeschichtungen können Materialien mit geringerer Wärmeleitfähigkeit beispielsweise in unteren Schichten angeordnet sein, um die Wärmeleitung möglichst gering zu halten, während die Oberflächenschicht vornehmlich in Bezug auf eine geringe Anziehungskraft für Moleküle der Papierfaserbahn ausgelegt ist. Die unterschiedliche Morphologie von

Randzonenbeschichtungen 14 kann sich auch in einer von der übrigen Arbeitsfläche 11 abweichenden Porosität des Materials ausdrücken. Zu diesem Zweck kann die Randzonenbeschichtung 14 z. B. von einer thermischen Spritzschicht gebildet sein. Der Auftrag des Beschichtungsmaterials erfolgt vorzugsweise unter Verwendung eines thermischen Spritzverfahrens wie beispielsweise mit dem unter dem Akronym HVOF bekannten Hochgeschwindigkeitsflammspritzen . Das Spritzbeschichten erfolgt hierbei bevorzugt in mehreren Hüben, beispielsweise mit 10 bis 100 Hüben, wobei jeder Hub jeweils eine dünne Lage des Beschichtungsmaterials auf das darunter liegende Material aufträgt. Die Porosität der Lagen kann durch das Verhältnis von Brennstoff zu Sauerstoff und über die Förderrate des zur Schichtbildung verwendeten

Pulvermaterials eingestellt werden. Durch Verändern der Parameter von Lage zu Lage kann die Porosität über die Tiefe der Randzonenbeschichtungen 14 verändert werden. Die Porosität der Randzonenbeschichtungen 14 beträgt vorzugsweise zwischen 2 und 10 Prozent bzw. variiert bei einer Profilierung vorzugsweise innerhalb dieses Bereichs, wobei unter Porosität die Flächenanteile der Poren in einem das Material durchsetzenden Querschliff zu verstehen sind. Zur weiteren Verringerung der Haftkraft einer Papierfaserbahn auf einer entsprechend porösen Randzonenbeschichtung 14 können deren Poren mit einem wie oben angegebenen Polymeren Werkstoff imprägniert, d. h. verfüllt werden. Als thermische Spritzbeschichtungen eigenen sich Cermetbeschichtungen wie z. B. Hartmetalle bei denen Wolframcarbidpartikel in einer Chrom-Nickel-Matrix gebunden sind, aber auch Eisen-Basislegierungen sowie keramische Schichten auf der Basis von z. B. oxidkeramischen Materialien, wie unter anderem Aluminiumoxid,

Zirconiumdioxid, Magnesiumoxid, Crom ( III ) -oxid, Yttriumoxid und Titanate.

Bei der in Figur 4 veranschaulichten Ausführungsform ist die gesamte Arbeitsfläche mit einer thermischen Spritzschicht, bei bevorzugten Ausführungsformen mit einer Hartmetallschicht, bedeckt, wobei die Porosität der Randzonenbeschichtungen 14 höher ist als die des dazwischenliegenden Bereichs 11 der übrigen

Arbeitsfläche 13. Idealerweise ist die Porosität der Beschichtung 15 im Bereich 11 gleich Null. Praktisch hängt die erzielbare minimale Porosität vom jeweils verwendeten thermischen Spritzbeschichtungsverfahren und Beschichtungs- material ab. Porositäten von weniger als 1 Prozent bis hinab zu 0,5 Prozent sind gegenwärtig durchaus realistisch. Bei der Ausbildung der Randzonenbeschichtungen 14 werden die Beschichtungsparameter so eingestellt, dass eine Porosität im Bereich von etwa 2 bis etwa 10 Prozent erreicht wird. Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen werden die Poren der Randzonenbeschichtungen 14 anschließend in einem Imprägniervorgang mit einem der oben beschriebenen polymeren Materialien verfüllt. Bei weiteren vorteilhaften Ausführungsformen wird die Oberfläche der Randzonenbeschichtungen 14 mit einem der genannten polymeren Werkstoffe überdeckend beschichtet, wobei die äußere Oberfläche der polymeren Beschichtung zweckmäßig gleichauf zur äußeren Oberfläche der Beschichtung 15 angeordnet ist.

Bei Trockenzylindern, die ein sich über ihre gesamte Breite (d. h. über deren gesamte axiale Länge) kontinuierlich veränderndes Temperaturprofil aufweisen, erstreckt sich die Randzonenbeschichtung 14 nicht nur über auf Randzonen 12 beschränkte Bereiche, sondern über den ganzen oder doch zumindest einen wesentlichen Teil des die zu trocknende Papierbahn kontaktierenden Arbeitsbereichs 13. Hierzu kann Die Oberfläche des Trockenzylinders mit einer thermischen Spritzschicht ummantelt werden, deren Porosität von den Randbereichen des Zylinders 10 zu dessen Mittenbereichen kontinuierlich abnimmt. Die hierdurch bewirkte axiale Haftungsprofilierung kann durch ein wie zuvor beschriebenes Imprägnieren der porösen Beschichtung verstärkt werden. Trockenzylinder der oben ausgeführten Art verhindern, dass beim Ablösen einer Papierfaserbahn von einer Walze und insbesondere von einem Trockenzylinder auf deren Rand stärkere Kräfte einwirken, als auf die übrige Bahn. Einem Aufstellen von Papierbahnrändern wird so mit geringem apparativen Aufwand wirksam begegnet. Die Erfindung ist nicht nur für Trockenzylinder, sondern auch für andere Walzen in Trockensektionen oder anderen Sektionen von Papiermaschinen verwendbar.

Claims

Patentansprüche

1. Walze mit einer Beschichtung (14) zur Modifikation der Haftung einer auf der auf Walze (10) geführten Papierbahn, wobei die Beschichtung so ausgeführt ist, dass die Haftung einer über die Walze geführten Papierbahn an den an den Rändern der Walze (10) gelegenen Bereichen geringer ist, als in zwischen diesen Bereichen gelegenen Bereichen (11) der Walzenmantelfläche .

Walze nach Anspruch 1, worin die Walze (10) eine Beschichtung (14) an den Randzonen (12) der Walzenmantelfläche aufweist, die so ausgebildet ist, dass die Haftung einer über die Walzenmantelfläche geführten Papierbahn darauf geringer ist, als in den Bereichen (11) der Walzenmantelfläche zwischen den Randzonenbeschichtungen (14).

Walze nach Anspruch 1, worin die Walze (10) eine sich über die gesamte oder einen Teil der Walzenmantelfläche erstreckende Beschichtung (14) aufweist, die so ausgebildet ist, dass die Haftung einer über die Walzenmantelfläche geführten Papierbahn von deren Rändern in Richtung zu deren Mittenbereich hin kontinuierlich zunimmt.

4. Walze nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin die Beschichtung (14) eine Randzone (12) des Arbeitsbereichs (13) mit einer Breite aus dem Bereich von 20 bis 50 mm und insbesondere aus dem Bereich von 30 bis 40 mm umfasst.

5. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin sich die Oberfläche der Walzenmantelfläche an den Randzonen von den dazwischen gelegenen Bereichen (11) in ihrer chemischen Zusammensetzung unterscheidet.

6. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin sich die Oberfläche der Walzenmantelfläche an den Randzonen von den dazwischen gelegenen Bereichen (11) in ihrer physikalischen Zusammensetzung unterscheiden.

7. Walze nach Anspruch 5 oder 6, worin die Randzonenbeschichtung (14) ein Polyepoxid, ein Siliconpolymer, ein Fluorpolymer, oder Gemische davon umfasst .

8. Walze nach Anspruch 5 oder 6, worin die Randzonenbeschichtung (14) eine von den Bereichen (11) der Walzenmantelfläche zwischen den Randzonenbeschichtungen abweichende Morphologie aufweist .

9. Walze nach Anspruch 8, worin die abweichende Morphologie eine unterschiedliche Porosität umfasst.

10. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der gesamte Arbeitsbereich (13) der Walzenmantelfläche eine Beschichtung aufweist, wobei Zusammensetzung und/oder Aufbau der Beschichtung (14) an den Randzonen (12) des Arbeitsbereichs (13) von der Zusammensetzung und/oder dem Aufbau der Beschichtung (15) in den Bereichen (11) der TWalzenmantelfläche zwischen den Randzonen (12) des Arbeitsbereichs (13) abweichen.

11. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Walze (10) zur Verwendung in einer Trockensektion einer Papiermaschine ausgebildet ist.

12. Walze nach Anspruch 11, worin die Walze (10) als Trockenzylinder ausgebildet ist.