EP4337824A1 - Walzenbezug und walze - Google Patents

Walzenbezug und walze

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EP4337824A1
EP4337824A1 EP22718666.5A EP22718666A EP4337824A1 EP 4337824 A1 EP4337824 A1 EP 4337824A1 EP 22718666 A EP22718666 A EP 22718666A EP 4337824 A1 EP4337824 A1 EP 4337824A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
roll cover
roll
roller
functional layer
ratio
Prior art date
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Pending
Application number
EP22718666.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Grohmann
Christine Rinner
Werner DOBLER
Martin Breineder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP4337824A1 publication Critical patent/EP4337824A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/08—Pressure rolls
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    • D21F3/10—Suction rolls, e.g. couch rolls
    • D21F3/105—Covers thereof
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    • D—TEXTILES; PAPER
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    • C08J2375/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2375/04—Polyurethanes

Definitions

  • the invention relates to a roll cover for a roll, in particular for use in a plant for the production or processing of a fibrous web according to the preamble of claim 1, and a corresponding roll.
  • a large number of rollers are used in industrial plants such as paper machines. These rollers can be used to guide the material web or to influence the surface properties. Another important application of such rollers is the pressing and dewatering of the fibrous web.
  • US Pat. No. 9,488,217 proposes that the grooves and bores be made very wide in relation to their depth. Specifically, it is suggested there that the width between the diameter is at least 70% of the depth or more.
  • the present invention aims to overcome the problems known in the prior art.
  • material web fibrous web and paper web are used synonymously in this application. This should include in particular cellulose webs, webs for graphic paper or packaging paper, cardboard webs, tissue webs and webs of special papers.
  • the object is completely achieved by a roll cover for a roll, in particular for use in a plant for the production or processing of a fibrous web, the roll cover comprising a radially outer functional layer which provides the surface of the roll cover that comes into contact with the web, and the functional layer Has structural elements in particular in the form of grooves and / or holes.
  • the functional layer is composed of an elastomeric material that has a Poisson's ratio of more than 0.4.
  • the elastomeric material has a Poisson's ratio between 0.45 and 0.5, for example 0.47, 0.48 or 0.49.
  • a polyurethane is used as the elastomer material.
  • polyurethanes which contain or are produced from polycarbonates, PPDI (paraphenylene diisocyanates) or TODI (O-tolidine diisocyanates).
  • a rubber material in particular a rubber formulation based on HNBR (hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber) or EPDM (ethylene propylene diene rubber) can also be used as the elastomer material.
  • HNBR hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber
  • EPDM ethylene propylene diene rubber
  • Poisson's number also called Poisson's ratio, Poisson's ratio or Poisson's ratio
  • Poisson's ratio is a material parameter in mechanics or strength of materials. It is used to calculate the transverse contraction and is one of the elastic constants of a material.
  • the Poisson's ratio is defined as the linearized negative ratio of the relative change in dimension transverse to the uniaxial direction of stress to the relative change in length under the influence of a one-dimensional mechanical stress state:
  • the Poisson's ratio hardly changes over a large temperature range. Significant changes are only to be expected below the glass transition temperature, which is in the range of -20°C for such elastomers, or above 80°C - 100°C. Therefore, a measurement at 20°C is also representative for use at 50°- 60°C.
  • the Poisson's ratio measured in the tensile test is dependent on the tensile speed at which the test is carried out. At low speeds (e.g.: 10 mm/min), relaxation effects also occur and are also recorded, which are not relevant for the very rapid deformation that occurs in practice in the press nip - at speeds greater than 100 mm/min, no significant speed dependency was found.
  • the measured values described were therefore determined with a speed of 125mm/min, a preload of 1N in the range of 1.5 - 2.5% elongation and a measuring length (Lo) of 25mm in the case of the S1 rod and 20mm in the case of the S2 rod. Due to the scatter of the measured values, the median of at least 3, ideally at least 5, individual measurements was used.
  • the material behavior of a roll cover in a treatment gap can be characterized very well by this material index.
  • an elastomer material in particular a polyurethane, with a Poisson's number above 0.4, in particular between 0.45 and 0.5
  • the roll cover has grooves as structural elements, and the ratio of the groove width to the groove depth is less than or equal to 0.7, in particular less than or equal to 0.68, 0.65, 0.6 or 0.5
  • the roll cover has bores as structural elements, and the ratio of the bore diameter to the bore depth is less than or equal to 0.7, in particular less than or equal to 0.68, 0.65, 0.6 or 0.5.
  • the groove width and/or the bore diameter is between 0.7 mm and 1.4 mm, preferably between 0.8 mm and 1.1 mm.
  • the groove depth and/or borehole depth is between 1.8mm and 2.8mm, in particular between 2mm and 2.5mm.
  • a groove width of 1.1mm and a groove depth of 2mm gives a ratio of 0.55.
  • a groove width of 0.8mm and a groove depth of 2.5mm results in a ratio of 0.32.
  • Roll covers according to aspects of the present invention also allow large open areas of up to 40% or 45% to be provided in the roll cover.
  • the open area can be 32%, 33% or 34%.
  • An open area of 33.3% means that with a groove width of 1mm, the lands between the grooves have a width of 2mm. With roll covers that have both grooves and holes, even larger open areas are possible. Here 33% to 40% is very common. Due to these structural elements, which are rather deep in comparison to the width or the diameter, sufficient storage volume can be made available and nevertheless sufficient hydraulic pressure can be built up in the treatment gap. In particularly advantageous embodiments, a soft roller cover can be provided.
  • the hardness of the functional layer is over 10 P&J, in particular between 15 P&J and 50 P&J. Hardness values of 20 P&J, 25 P&J, 30 P&J or 35 P&J are common. Hardening of this type can be achieved very easily specifically with polyurethanes, in particular with polyurethanes which contain or are produced from polycarbonates, PPDI (paraphenylene diisocyanates) or TODI (O-tolidine diisocyanates).
  • P & J refers to the measurement according to Pusey & Jones. In this measurement, softer materials have higher P & J values.
  • the statement that a roller cover has a hardness of more than 10 P&J means that the cover should be softer than 10 P&J.
  • the rolls, and in particular the roll covers are exposed to very harsh conditions when they are used, e.g. in a paper machine.
  • Mechanical influences such as the pressure in a nip and also friction, but also the chemical influence of the various process waters and process chemicals lead to constant wear of the roll cover.
  • a certain ratio e.g. width/depth ⁇ 0.7 or ⁇ 0.6
  • this wear is disruptive. For example, if % of the thickness of the cover is removed due to wear, while the width of the structure remains the same, the width/depth ratio increases by 1/3. As a result, there is a risk that the width/depth ratio is no longer in the desired range.
  • the use of the rollers can also change the properties of the material of the roller covers.
  • the material or the roller surface may harden or soften, for example.
  • the material properties can change to a greater or lesser extent as a result of hydrolysis.
  • the products that can provide constant dewatering performance show consistency over a wide range of media.
  • module 10 The so-called “module 10” value has proven to be suitable for assessing this resistance. This value describes the stress value of the elastomeric material at 10% elongation.
  • the “Module 10" value is measured in a tensile test on S1 or S2 rods according to DIN 53504. Suitable test devices are available from Zwick, for example.
  • the modulus 10 value is measured before and after storage in water at 110° C. for 96 hours. (To achieve this temperature, the water is under suitable pressure). Unless otherwise stated, the measurement is taken using the S2 rod.
  • the elastomers especially the polyurethanes, lose a certain amount of tension during this storage, usually due to hydrolysis processes.
  • Standard polyurethanes can show a loss of tension of more than 40%, sometimes up to 50% of the value before hydrolysis.
  • the modulus 10 value should only change by 20% or less when stored in water at 110° C. for 96 hours. Materials in which the change is at most 10% are particularly preferred.
  • polyurethanes As an elastomer for a roll cover according to one aspect of the invention, there is a wide range of possible materials for possible polyurethanes (PU) as an elastomer for a roll cover according to one aspect of the invention.
  • polyols for PU production for example: polyethers with a molecular weight of 250-3000 g/mol, polybutadienes with 250-3000 g/mol or polycarbonates with 250-3000 g/mol can be used.
  • Both aromatic and aliphatic diisocyanates are suitable as diisocyanates for PU production, e.g. diphenylmethane diisocyanate, toluene diisocyanate or hexamethylene diisocyanate.
  • Diamines such as MCDEA or MOCA and short-chain diols such as 1,4-butanediol or trifunctional products such as trimethylolpropane are suitable as chain extenders or crosslinkers.
  • a roller for a plant for producing or processing a fibrous web comprising an essentially cylindrical roller core and a roller cover applied thereto, the roller cover being designed according to one aspect of the invention.
  • the examples give some examples of elastomers suitable for use in a roll cover according to one aspect of the invention. These are different polyurethanes. The invention is not limited to these example formulations.
  • the first PU_PC is a PU based on a polycarbonate polyol with an MDI as the isocyanate.
  • the other three PUs (TODI 1, 2 and 3) each use TODI as the isocyanate and the same crosslinker, but differ in the polyol used.
  • the following table shows the measured modulus 10 values before and after storage and compared with a standard PU.
  • the Poisson's ratio is between 0.45 and 0.5
  • the use of polycarbonate polyols is advantageous for module 10 resistance. Instead of a loss of almost 50% with the standard PU, the loss with PU PC is well below 20%. It is also clear that the samples using TODI as the isocyanate show excellent results almost independently of the polyol used. The loss is less than 10% in each case.

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Abstract

Walzenbezug sowie Walze insbesondere zum Einsatz in einer Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn, wobei der Walzenbezug eine radial äußere Funktionsschicht umfasst, welche die bahnberührende Oberfläche des Walzenbezugs zur Verfügung stellt, und wobei die Funktionsschicht Strukturelemente insbesondere in Form von Rillen und/oder Bohrungen aufweist, wobei die Funktionsschicht aus einem Elastomermaterial aufgebaut ist, das eine Poisson-Zahl über 0.4, insbesondere zwischen 0.45 und 0.5 aufweist.

Description

Walzenbezug und Walze
Die Erfindung betrifft einen Walzenbezug für eine Walze insbesondere zum Einsatz in einer Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Walze.
In Industrieanlagen wie beispielsweise Papiermaschinen kommt eine Vielzahl von Walzen zum Einsatz. Diese Walzen können zum Führen der Materialbahn dienen, oder auch zur Beeinflussung der Oberflächeneigenschaften. Ein weiteres wichtiges Einsatzgebiet solcher Walzen ist das Pressen und Entwässern der Faserstoffbahn. Dabei bildet eine Presswalze mit einem Gegenelement - häufig in Form einer Gegenwalze - einen Behandlungsspalt zum mechanischen Entwässern der Faserstoffbahn. Das Wasser kann dann teilweise in Strukturen der Walzenoberfläche wie z.B. Rillen oder (Blind-)Bohrungen aufgenommen werden. Diese Strukturen stellen ein Speichervolumen für das ausgepresste Wasser zur Verfügung.
Gerade bei Walzen mit relativ weichen Walzenoberflächen tritt hierbei aber das Problem auf, dass durch die im Behandlungsspalt wirkende Kraft der Bezug komprimiert wird, wodurch die Rillen oder Bohrungen ganz oder zumindest teilweise verschlossen werden und das Speichervolumen abnimmt.
Um trotzdem eine ausreichende Wasseraufnahmefähigkeit zu gewährleisten, und ein Rückbefeuchten („Rewetting“) der Papierbahn nach Verlassen des Behandlungsspaltes zu vermeiden wird in der Patentschrift US 9,488,217 vorgeschlagen, die Rillen und Bohrungen - im Verhältnis zu ihrer Tiefe - sehr breit auszuführen. Konkret wird dort vorgeschlagen, dass die Breite zw. der Durchmesser mindestens 70% der Tiefe oder mehr beträgt.
Nachteilig an dieser Lösung ist aber die Tatsache, dass durch ein Verbreitern der Rillen und Bohrungen die dazwischen liegenden Stege, also der Teil der Walzenoberfläche, der für den Aufbau des hydraulischen Drucks im Behandlungsspalt verantwortlich ist, notwendigerweise kleiner werden. Somit wird der Aufbau eines möglichst hohen hydraulischen Drucks, und damit eine hohe Auspressung der Bahn behindert.
Zusätzlich führen breite Rillen und / oder Bohrungen mit großem Durchmesser oft zu Markierungen im Papier. Dies kann beispielsweise in Form sogenannter „Lochschattenmarkierungen“ geschehen, die durch ein ungleichmäßiges Auswaschen von Fein- und Füllstoffen aus der Papierbahn entstehen.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgaben, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zu überwinden.
Es ist insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Walzenbezug bzw. eine Walze vorzuschlagen, der/die genügend Speichervolumen zur Verfügung stellt und gleichzeitig ausreichend hydraulischen Druck im Behandlungsspalt aufbauen kann.
Die Aufgaben werden vollständig gelöst durch einen Walzenbezug gemäß Anspruch 1 sowie eine Walze gemäß Anspruch 8.
Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Begriffe Materialbahn, Faserstoffbahn und Papierbahn werden im Rahmen dieser Anmeldung synonym verwendet. Damit sollen insbesondere Zellstoffbahnen, Bahnen für grafisches Papier oder Verpackungspapier, Kartonbahnen, Tissuebahnen sowie Bahnen von Spezialpapieren umfasst sein.
Hinsichtlich des Walzenbezugs wird die Aufgabe vollständig gelöst durch einen Walzenbezug für eine Walze insbesondere zum Einsatz in einer Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn, wobei der Walzenbezug eine radial äußere Funktionsschicht umfasst, welche die bahnberührende Oberfläche des Walzenbezugs zur Verfügung stellt, und wobei die Funktionsschicht Strukturelemente insbesondere in Form von Rillen und/oder Bohrungen aufweist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Funktionsschicht aus einem Elastomermaterial aufgebaut ist, das eine Poisson-Zahl über 0.4 aufweist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Elastomermaterial eine Poissonzahl zwischen 0.45 und 0.5 aufweist, beispielsweise 0.47, 0.48 oder 0.49.
In besonders bevorzugten Ausführungen kann vorgesehen sein, dass als Elastomermaterial ein Polyurethan verwendet wird. Besonders vorteilhaft sind beispielsweise Polyurethane, die Polycarbonate, PPDI (Paraphenylene Diisocyanate), oder TODI (O-Tolidine diisocyanate) enthalten oder daraus hergestellt werden.
Alternativ kann als Elastomermaterial aber auch ein Gummimaterial, insbesondere eine Gummirezeptur auf Basis von HNBR (Hydrierter Acrylnitrilbutadien-Kautschuk) oder EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) verwendet werden.
Die Poissonzahl, auch Querkontraktionszahl, Querdehnungszahl oder Querdehnzahl genannt; ist ein Materialkennwert in der Mechanik bzw. Festigkeitslehre. Sie dient der Berechnung der Querkontraktion und gehört zu den elastischen Konstanten eines Materials.
Die Poissonzahl ist dabei bekanntlich definiert als linearisiertes negatives Verhältnis aus relativer Änderung der Abmessung quer zur einachsigen Spannungsrichtung zur relativen Längenänderung bei Einwirkung eines eindimensionalen mechanischen Spannungszustandes:
Wird eine Probe (ein Vollmaterialstück - beispielsweise S1 oder S2 Stäbchen It. DIN 53504) gedehnt, indem sie an ihren Enden („in Längsrichtung“) auseinandergezogen wird, so kann dies Einfluss auf ihr Volumen haben. Bei einer Probe, deren Material eine Poissonzahl nahe 0.5 hat, bleibt das Volumen (fast) gleich - zieht man sie länger, so wird sie gerade so viel dünner, dass ihr Volumen (praktisch) gleich bleibt. Da die Walzenbezüge häufig bei Temperaturen zwischen 50°C und 60° C betrieben werden wäre es wünschenswert, auch die Poissonzahl bei diesen Betriebstemperaturen zu ermitteln. Allerdings ist der Aufwand um die Messvorrichtung geeignet zu temperieren, relativ groß. Daher sind die Poissonzahlen, die im Rahmen dieser Anmeldung angegeben werden, bei Laborbedingungen gemessen, also bei 20°C. Die Poissonzahl verändert sich über einen großen Temperaturbereich kaum. Wesentliche Änderungen sind lediglich unterhalb der Glasübergangstemperatur zu erwarten, die bei derartigen Elastomeren im Bereich von -20°C liegt, oder oberhalb von 80°C - 100 °C. Daher ist eine Messung bei 20°C auch für den Einsatz bei 50°- 60°C repräsentativ.
Wohl aber ist die im Zugversuch gemessene Poissonzahl abhängig von der Zuggeschwindigkeit mit der der Versuch durchgeführt wird. Bei niedrigen Geschwindigkeiten (z.B.: 10 mm/min) treten auch Relaxationseffekte und werden miterfasst, die für die in der Praxis auftretenden sehr raschen Verformung im Pressspalt nicht relevant sind - bei Geschwindigkeiten größer als 100mm/min wurde keine signifikante Geschwindigkeitsabhängigkeit mehr festgestellt. Die beschriebenen Messwerte wurden daher mit einer Geschwindigkeit von 125mm/min, einer Vorkraft von 1N im Bereich von 1.5 - 2.5% Dehnung und einer Messlänge (Lo) von 25 mm im Falle des S1 Stabes und 20mm im Falles des S2 Stabes ermittelt. Aufgrund der Streuung der Messwerte wurde der Median von mindestens 3 idealerweise mindestens 5 Einzelmessungen herangezogen.
Die Erfinder haben erkannt, dass sich durch diese Materialkennzahl sehr gut das Materialverhalten eines Walzenbezugs in einem Behandlungsspalt charakterisieren lässt. Bei einem Elastomermaterial, insbesondere einem Polyurethan, mit einer Poissonzahl über 0.4, insbesondere zwischen 0.45 und 0.5, kommt es auch bei relativ hohen Drücken im Behandlungsspalt zu keinen oder nur geringen unerwünschten Materialdeformationen. Somit hat man eine große Freiheit, in der Oberfläche des Walzenbezugs auch Strukturen einzubringen. Diese Strukturen werden im Behandlungsspalt dann nicht oder nur unwesentlich verändert und ihr Speichervolumen bleibt weitgehend erhalten. Insbesondere kann, im Gegensatz zum Stand der Technik vorgesehen sein, dass der Walzenbezug als Strukturelemente Rillen aufweist, und das Verhältnis der Rillenbreite zur Rillentiefe kleiner oder gleich 0.7, insbesondere kleiner oder gleich 0.68, 0.65, 0.6 oder 0.5 ist
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Walzenbezug als Strukturelemente Bohrungen aufweist, und das Verhältnis der Bohrungsdurchmesser zur Bohrungstiefe kleiner oder gleich 0.7, insbesondere kleiner oder gleich 0.68, 0.65, 0.6 oder 0.5 ist.
In vorteilhaften Anwendungen kann vorgesehen sein, dass die Rillenbreite und/oder der Bohrungsdurchmesser zwischen 0.7 mm und 1.4mm, bevorzugt zwischen 0.8mm und 1.1mm betragen.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die Rillentiefe und/oder Bohrungstiefe zwischen 1.8mm und 2.8mm, insbesondere zwischen2mm und 2.5mm beträgt.
Eine Rillenbreite von 1.1mm und eine Rillentiefe von 2mm ergibt beispielsweise ein Verhältnis von 0.55. Eine Rillenbreite von 0.8mm und eine Rillentiefe von 2.5mm führt zu einem Verhältnis von 0.32.
Walzenbezüge gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung erlauben es auch, große offene Flächen von bis zu 40% oder 45% im Walzenbezug vorzusehen. Dabei kann beispielsweise bei einem gerillten Walzenbezug die offenen Fläche 32%, 33% oder 34% betragen. Eine offenen Fläche von 33.3% bedeutet, dass bei einer Rillenbreite von 1mm die Stege zwischen den Rillen eine Breite von 2mm aufweisen. Bei Walzenbezügen, dies sowohl Rillen als auch Bohrungen aufweisen, sind noch größere offene Flächen möglich. Hier sind 33% bis 40% sehr häufig. Durch diese im Vergleich zur Breite, bzw. dem Durchmesser eher tiefen Strukturelemente kann ausreichend Speichervolumen zur Verfügung gestellt, und trotzdem ausreichend hydraulischer Druck im Behandlungsspalt aufgebaut werden. In besonders vorteilhaften Ausführungen kann ein weicher Walzenbezug vorgesehen sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Härte der Funktionsschicht über 10 P&J, insbesondere zwischen 15 P&J und 50 P&J beträgt. Härtewerte von 20 P&J, 25 P&J, 30 P&J bzw. 35 P&J sind dabei üblich. Derartige Härten lassen sich speziell mit Polyurethanen, insbesondere mit Polyurethanen, die Polycarbonate, PPDI (Paraphenylene Diisocyanate), oder TODI (O-Tolidine diisocyanate) enthalten oder daraus hergestellt werden sehr einfach erzielen.
Die Härteangaben „P & J“ beziehen sich auf die Messung nach Pusey & Jones. Bei dieser Messung weisen weichere Materialien höhere P & J Werte auf. Die Angabe, dass ein Walzenbezug eine Härte über 10 P&J aufweist bedeutet also, dass der Bezug weicher als 10 P&J sein soll.
Die Walzen, und insbesondere die Walzenbezüge sind bei Ihrem Einsatz z.B. in einer Papiermaschine sehr harschen Bedingungen ausgesetzt. Mechanische Einflüsse wie der Druck in einem Walzenspalt und auch Reibung, aber auch der chemische Einfluss der verschiedenen Prozesswässer und Prozesschemikalien führen zu einem stetigen Verschleiß des Walzenbezugs. Besonders bei Walzen mit Strukturelement, bei denen es wie oben beschrieben, vorteilhaft ist, wenn die Tiefe der Strukturelemente im Vergleich zu ihrem Durchmesser bzw. ihrer Breite relativ groß ist bzw. wenn ein gewisses Verhältnis eingehalten werden soll (z.B. Breite/Tiefe < 0.7 oder <0.6) ist dieser Verschleiß störend. Wird z.B. durch Verschleiß % der Dicke des Bezugs abgetragen, während die Breite der Struktur gleich bleibt, so steigt Verhältnis Breite/Tiefe um 1/3. Dadurch besteht die Gefahr, dass das Verhältnis Breite/Tiefe nicht mehr in dem gewünschten Bereich liegt.
Weiterhin können sich durch den Einsatz der Walzen auch die Eigenschaften des Materials der Walzenbezüge verändern. Je nach verwendetem Elastomermaterial kann es beispielsweise zu einem Verhärten oder auch zu einem Erweichen des Materials bzw. der Walzenoberfläche kommen. Insbesondere bei Polyurethanen können sich die Materialeigenschaften durch Hydrolyse mehr oder weniger stark verändern.
Die Produkte, die eine konstante Entwässerungsleistung erbringen können, zeigen sich über einen großen Medienbereich beständig.
Zur Beurteilung dieser Beständigkeit hat sich der sogenannten „Modul 10“ Wert als geeignet erwiesen. Dieser Wert beschreibt, den Spannungswert des Elastomermaterials bei 10% Dehnung. Der “Modul 10“ Wert wird gemessen im Zugversuch am S1 oder S2 Stäbchen It. DIN 53504. Geeignete Prüfgeräte sind beispielsweise von der Firma Zwick erhältlich.
Für eine Bewertung der Materialien im Rahmen dieser Anmeldung wird der Modul 10 Wert jeweils vor und nach einer Lagerung in Wasser bei 110°C über 96 Stunden gemessen. (Zum Erzielen dieser Temperatur steht das Wasser unter geeignetem Druck). Solange nichts anderes angegeben wird, erfolgt die Messung am S2 Stäbchen.
Die Elastomere, speziell die Polyurethane verlieren bei dieser Lagerung, in der Regel aufgrund von Hydrolyseprozessen, ein gewisses Maß an Spannung.
Standardpolyurethane können dabei einen Verlust an Spannung von über 40%, bisweilen bis zu 50% des Wertes vor der Hydrolyse aufweisen.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass ein hoher Spannungsverlust für die Beständigkeit der Materialien negativ ist. Vorteilhafterweise sollte sich der Modul 10 Wert bei einer Lagerung in Wasser bei 110°C über 96 Stunden nur um 20% oder weniger ändern. Besonders bevorzugt sind Materialien, bei denen die Änderung maximal 10% beträgt.
Es steht ein breites Spektrum an möglichen Materialien für mögliche Polyurethane (PU) als Elastomer für einen Walzenbezug gemäß einem Aspekt der Erfindung zur Verfügung. Als Polyole zur PU-Herstellung können z.B.: Polyether mit einem Molekulargewicht von 250-3000g/mol, Polybutadiene mit 250-3000g/mol oder Polycarbonate mit 250- 3000g/mol verwendet werden.
Als Diisocyanate zur PU-Herstellung eignen sich sowohl aromatische als auch aliphatische Diisocyanate z.B.: Diphenylmethandiisocyanat, Toluoldiisocyanat oder Hexamethylendiisocyanat.
Als Kettenverlängerer bzw. -vernetzer eignen sich Diamine wie MCDEA oder MOCA sowie kurzkettige Diole wie 1 ,4 Butandiol oder trifunktionelle Produkte wie Trimethylolpropan.
Diese Liste soll dabei lediglich Beispiele aufzeigen; die Erfindung ist aber nicht auf die Verwendung dieser Materialien beschränkt.
Hinsichtlich der Walze wird die Aufgabe gelöst durch eine Walze für eine Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn umfassend einen im Wesentlichen zylindrischen Walzenkern und einen darauf aufgebrachten Walzenbezug, wobei der Walzenbezug nach einem Aspekt der Erfindung ausgeführt ist.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe von Beispielen weiter erläutert.
Die Beispiele geben einige Beispiele für Elastomere, die für den Einsatz in einem Walzenbezug gemäß einem Aspekt der Erfindung geeignet sind. Es handelt sich dabei um verschiedene Polyurethane. Die Erfindung ist dabei nicht auf diese Beispielrezepturen beschränkt.
In der folgenden Tabelle sind beispielhaft 4 verschiedene Polyurethane angegeben. Das erste PU_PC ist ein PU auf Basis eines Polycarbonatpolyols mit einem MDI als Isocyanat. Die anderen drei PUs (TODI 1, 2 und 3) verwenden als Isocyanat jeweils TODI, und denselben Vernetzer, unterscheiden sich jedoch in dem verwendeten Polyol. In der folgenden Tabelle sind die gemessenen Modul 10 Werte vor und nach der Lagerung angegeben, und mit einem Standard PU verglichen.
Bei allen verwendeten Materialien liegt die Poissonzahl zwischen 0.45 und 0.5,
Wie der Vergleich des PU PC mit dem Standard PU zeigt, ist die Verwendung von Polycarbonatpolyolen für die Modul 10-Beständigkeit vorteilhaft. Statt eines Verlustes von nahezu 50% beim Standard PU liegt der Verlust bei PU PC deutlich unter 20%. Es wird ebenfalls deutlich, dass die Proben, bei denen TODI als Isocyanat verwendet wurden, hervorragende Ergebnisse zeigen, und das nahezu unabhängig vom verwendeten Polyol. Der Verlust liegt jeweils unter 10%.
All diese Materialien mit einem Modul 10 Verlust von unter 20%, insbesondere unter 10% sind für die Verwendung in einem Walzenbezug gemäß einem Aspekt der
Erfindung sehr vorteilhaft!

Claims

Patentansprüche
1. Walzenbezug für eine Walze insbesondere zum Einsatz in einer Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn, wobei der Walzenbezug eine radial äußere Funktionsschicht umfasst, welche die bahnberührende Oberfläche des Walzenbezugs zur Verfügung stellt, und wobei die Funktionsschicht Strukturelemente insbesondere in Form von Rillen und/oder Bohrungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht aus einem Elastomermaterial aufgebaut ist, das eine Poisson-Zahl über 0.4, insbesondere zwischen 0.45 und 0.5 aufweist.
2. Walzenbezug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Elastomermaterial ein Polyurethan verwendet wird, insbesondere ein Polyurethan, das zumindest ein Polycarbonatpolyol enthält oder daraus hergestellt wird.
3. Walzenbezug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Elastomermaterial ein Polyurethan verwendet wird, das zumindest ein TODI (O-Tolidine diisocyanat) und/oder ein PPDI (Paraphenylene Diisocyanat) enthält oder daraus hergestellt wird.
4. Walzenbezug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenbezug als Strukturelemente Rillen aufweist, und das Verhältnis der Rillenbreite zur Rillentiefe kleiner als 0.7, insbesondere kleiner oder gleich 0.5 ist
5. Walzenbezug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenbezug als Strukturelemente Bohrungen aufweist, und das Verhältnis der Bohrungsdurchmesser zur Bohrungstiefe kleiner oder gleich 0.7, insbesondere kleiner oder gleich 0.5 ist. Walzenbezug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte der Funktionsschicht über 10 P&J, insbesondere zwischen 15 P&J und 50 P&J beträgt. Walzenbezug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sich der Spannungswert des
Elastomermaterials bei 10% Dehnung („Modul 10“, gemessen im Zugversuch am S2 Stäbchen It. DIN 53504) während einer 96 h dauernden Lagerung bei 110°C in Wasser pH=7 um weniger als 20% bevorzugt von weniger als 10% ändert. Walze für eine Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn umfassend einen im Wesentlichen zylindrischen Walzenkern und einen darauf aufgebrachten Walzenbezug, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenbezug nach einem der vorherigen Ansprüche ausgeführt ist.
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