EP4656796A1 - Walze, verwendung und verfahren - Google Patents

Walze, verwendung und verfahren

Info

Publication number
EP4656796A1
EP4656796A1 EP25178155.5A EP25178155A EP4656796A1 EP 4656796 A1 EP4656796 A1 EP 4656796A1 EP 25178155 A EP25178155 A EP 25178155A EP 4656796 A1 EP4656796 A1 EP 4656796A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
polysiloxane
roller
cross
based polymer
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP25178155.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Grohmann
Sebastian Sperling
Frank WIESBROCK
Jürgen ANGERLER
Christoph Schindelbacher
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 EP4656796A1 publication Critical patent/EP4656796A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F5/00—Dryer section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F5/02—Drying on cylinders
    • D21F5/021—Construction of the cylinders
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • 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
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/02—Rolls; Their bearings

Definitions

  • the invention relates to a roller and its use in a machine for the production or processing of a fibrous web according to the preamble of claim 1, and to a method for the production or processing of a roller according to the preamble of claim 10.
  • Coated rollers with a non-porous structure are used in paper machines for the production of a wide variety of papers (e.g., packaging, food, hygiene, graphic arts, etc.).
  • the coating is applied using methods such as arc spraying, HVOF, HVAF, plasma spraying, as well as flame spraying, laser cladding, or high-speed metal arc cladding.
  • These layers are characterized by the fact that substances from the papermaking process agglomerate on the surface of these rollers and consequently lead to problems in the manufacturing process, including corrosion of the coating and/or the roller base, fouling and/or wear of the coating and/or the roller base, and damage to the screen, felt, or fabric and/or paper web.
  • these non-porous layers are coated with sealants.
  • sealants A variety of polymer materials are suitable for this purpose. For example, epoxy resins are used when high mechanical stability of the covering is required, or poly- and perfluorinated alkyl compounds (so-called PFAS substances) are used to achieve non-stick properties.
  • Such a non-stick coating made of Teflon is used, for example, in the DE 103 54 507 A1 described.
  • the object of the invention is to propose alternatives to the use of PFAS which are less harmful to health and with which good anti-stick properties can still be achieved.
  • the object of the invention is to propose polymer-based alternative materials for anti-stick applications on thermal coatings of rollers in paper machines.
  • a roller is proposed for use in a machine for the production or processing of a fibrous web, which has at least one coating providing the radial outer surface of the roller, wherein the coating comprises a first component of metallic, ceramic or cermet-based material and a second component of a polysiloxane-based polymer material, and wherein the radial outer surface comprises material of both the first component and the second component.
  • the metallic, ceramic, or cermet-based component of the roller surface is nowadays usually applied to a roller base body in the form of a thermal spray coating.
  • the provision of the second component, made of polymer material, can be described as a sealant.
  • this sealant material comprises a polysiloxane-based polymer material.
  • the covering and/or paper rests primarily on the abrasion-resistant coating peaks of the first component for most of its service life.
  • the polysiloxane-based polymer in the recesses of the coating structure provides the anti-adhesion properties against organic and/or inorganic substances.
  • the coating may have a protrusion of the polysiloxane-based polymer sealant, so that the peaks of the first component only reach the surface through wear during operation of the second component.
  • the protrusion can be removed before delivery, for example by sanding, or the quantity of the second component can be selected so that no protrusion occurs at all.
  • the polysiloxane-based polymer material is cross-linked or already is.
  • the polysiloxyane-based polymer material can be selected differently depending on the intended use and operating conditions.
  • the polysiloxane-based polymer material is a polysiloxane oligomer or polysiloxane polymer of the composition -[(SiR 1 R 2 )-O-] n - comprising or consisting of, wherein the polysiloxane oligomer or polysiloxane polymer has a linear, branched/dendritic or cyclic architecture and R 1 and R 2 are independently H, CH 3 , C 2 -C 15 alkyl groups (linear, branched or cyclic) or C 5 -C 14 aromatics, and wherein n is an integer between 2 and 10,000, preferably between 5 and 1,000, most preferably between 10 and 100.
  • the alkyl substituents and/or the aromatic substituents in R 1 and R 2 can be equipped with functional groups, such as halogens, alkenyl groups, alkynyl groups, alkaryl groups, heteroalkyl groups, heteroaryl groups, hydroxy groups, amine groups (primary, secondary, tertiary and quaternary). Amine or ammonium groups), sulfides, disulfides, ethers, thioethers, carboxylic acids and their salts, sulfonic acids and their salts, esters or amides.
  • functional groups such as halogens, alkenyl groups, alkynyl groups, alkaryl groups, heteroalkyl groups, heteroaryl groups, hydroxy groups, amine groups (primary, secondary, tertiary and quaternary). Amine or ammonium groups), sulfides, disulfides, ethers, thioethers, carboxylic acids and their salts, sulfonic acids and their
  • reagents can be added to further improve cross-linking or cross-linkability.
  • the polysiloxane-based polymer material is a copolymer with the composition - ⁇ [(SiR 1 R 2 )-O-] n -[Y] m - ⁇ x comprising or consisting of, wherein Y is a monomer from the class of substances acrylates, methacrylates, urethanes, epoxides, amides or ethers; R1 and R2 are independently H, CH3 , C2 - C15 alkyl groups (linear, branched or cyclic) or C5 - C14 aromatics, wherein n is an integer between 2 and 10,000, preferably between 5 and 1,000, most preferably between 10 and 100, and m is an integer between 2 and 10,000, preferably between 10 and 1,000, most preferably between 25 and 100, and wherein the ratio m:n spans the range 100:5 to 100:500, preferably the range 100:10 to 100:100, and most preferably the range 100:20 to
  • the polysiloxane blocks can advantageously be arranged in the outer region; conversely, copolymers with a dendritic architecture or graft structure can also be used in which the polysiloxane blocks are located in the inner region.
  • the formulation of the polysiloxane oligomer or polysiloxane polymer or the copolymer with polysiloxane structural units can be carried out as a 1-component or 2-component system.
  • crosslinking of the polysiloxane oligomer or polysiloxane polymer or copolymer with polysiloxane structural units can occur either inherently after mixing all raw materials under standard conditions/room temperature (particularly relevant for 2-component systems) or stimuli-induced, for example by heating, by adding reagents such as catalysts or water/humidity, or radiation-induced (particularly relevant for 1-component systems).
  • the crosslinking of the polysiloxane oligomer or polysiloxane polymer or copolymer with polysiloxane structural units can be carried out by polycondensation, particularly with the addition of crosslinking agents.
  • organometallic catalysts for example based on tin, titanium, or magnesium, can also be used.
  • the crosslinking agents can thereby change the composition Z 3 SiR 3 or Z 4 Si have.
  • R 3 can be chosen from H, CH 3 , C 2 -C 15 alkyl groups (linear, branched or cyclic) or C 5 -C 14 aromatics.
  • the alkyl substituents and/or the aromatic substituents in R 3 can be equipped with functional groups such as halogens, alkenyl groups, alkynyl groups, alkaryl groups, heteroalkyl groups, heteroaryl groups, hydroxy groups, amine groups (primary, secondary, tertiary and quaternary amine or ammonium groups), sulfides, disulfides, ethers, thioethers, carboxylic acids and their salts, sulfonic acids and their salts, esters or amides.
  • functional groups such as halogens, alkenyl groups, alkynyl groups, alkaryl groups, heteroalkyl groups, heteroaryl groups, hydroxy groups, amine groups (primary, secondary, tertiary and quaternary amine or ammonium groups), sulfides, disulfides, ethers, thioethers, carboxylic acids and their salts, sulfonic acids and their salts, esters or
  • the structural units Z can each contain a hydrolyzable group such as a carboxylic acid chloride, a carboxylic acid ester (especially an acetate), a carboxylic acid anhydride, a lactone or a benzyl chloride.
  • a hydrolyzable group such as a carboxylic acid chloride, a carboxylic acid ester (especially an acetate), a carboxylic acid anhydride, a lactone or a benzyl chloride.
  • crosslinking of the polysiloxane oligomer or polysiloxane polymer or copolymer with polysiloxane structural units can be achieved by hydrosilylation, particularly with the addition of catalysts.
  • catalysts can include, for example, These catalysts are based on organometallic platinum compounds.
  • crosslinking of the polysiloxane oligomer or polysiloxane polymer or copolymer with polysiloxane structural units can be carried out by radical crosslinking, especially after the addition of radical initiators such as benzoyl peroxide, dicumyl peroxide, etc.
  • rollers with very low surface energy it is possible to obtain rollers with very low surface energy by varying the sealing material and/or other parameters.
  • the surface may have a surface energy of less than 25 mN/m, in particular 20 mN/m or less.
  • the surface may have a contact angle of at least 100°, in particular 110° or more, when wetted with the test liquid water (contact angle H2O [°]).
  • Example 1 Surface energy of native steel substrates or of arc-coated steel substrates, which may have a further coating with a polysiloxane-based sealing layer.
  • the following table shows the influence of the polysiloxane-based sealer layer on the surface energy (OE) and the contact angle.
  • the surface energies were each calculated according to the Owens-Wendt-Rabel-Kaelble method based on contact angle measurements with the test liquids water and diiodomethane.
  • Table 1 Surface energy (OE) of unsealed and sealed surfaces. substrate Sealing layer cut Contact angle H2O [°] Contact angle CH 2 I 2 [°] OE total [mN/m] OE disp [mN/m] OE pol [mN/m] th. spray layer no no 62 41 50.6 39.0 11.5 th. spray layer no Yes 54 45 54.1 37.2 17.0 blasted steel Yes no 113 91 12.9 12.2 0.6 th. spray layer Yes no 112 90 13.6 12.9 0.7 th. spray layer Yes Yes 143 105 7.6 7.1 0.5
  • All polysiloxane-sealed surfaces exhibit surface energies below 20 mN/m, in contrast to an unsealed thermal spray coating, which has surface energies above 50 mN/m (Table 1). While the polysiloxane-coated steel substrates show surface energies of 19.5 mN/m and 12.9 mN/m, respectively, various arc-sprayed thermal spray coatings impregnated with polysiloxane sealants have surface energies of 13.6 mN/m (as-sprayed) and 7.6 mN/m (in the ground condition), respectively.
  • the first component made of metallic, ceramic, or cermet-based material, can exhibit various structural properties.
  • this first component can be designed as a non-porous layer onto which the polysiloxane-based second component is applied.
  • the roller surface may have a stochastic structure. This means that neither the material of the first component nor the material of the second component exhibits a regular structure with repeating uniform elements on the radially outer surface.
  • roller's surface consists of two very different materials (metallic, ceramic, or cermet-based material of the first component versus polysiloxane-based polymer material of the second component), it cannot be ruled out that these materials will affect the fiber web differently upon direct contact (e.g., with regard to gloss or roughness). Even if the differences are small, they are often noticeable to the eye if they occur in regular patterns. This is then perceived as a quality defect in the fiber web. If, on the other hand, the roller has a stochastic surface in which neither material component exhibits regular and repeating elements, the differences in gloss, smoothness, etc., in the fiber web are equally stochastic and far less noticeable to the observer.
  • the first component forms a porous layer
  • the sealant in the form of the polysiloxane-based second component, penetrates this porous layer completely or at least partially and is embedded in the pores of the porous layer.
  • Versions in which the first component forms a porous layer always exhibit a stochastic structure as described above due to the irregular pore structure of the first components.
  • the polysiloxane-based polymer material used in this sealant advantageously exhibits low-viscosity properties, enabling penetration into the pores of the roller surface. This ensures effective bonding of the sealant to the coating. Due to this low viscosity, the formulation of the sealant can be formulated without, or at least almost entirely without, the use of solvents. (The collective term "solvent” here includes both organic solvents and water.)
  • the thickness of the coating layer can vary greatly depending on the application.
  • the layer heights can be, in particular, between 30 ⁇ m and 2000 ⁇ m, preferably between 50 ⁇ m and 700 ⁇ m, and especially preferably between 50 ⁇ m and 400 ⁇ m.
  • the sealing layer will remain only on the surface of the coating.
  • the polysiloxane-based polymer penetrates deeper into the coating structure.
  • the second component viewed from the roller surface
  • a preferred application area for rollers according to aspects of the present invention are rollers in the drying section of a paper machine.
  • the sealant made of polysiloxane-based polymer, is distributed over the entire surface of the roller. This is the case, for example, with conventional drying cylinders or guide rollers.
  • the surface is advantageous or sufficient for the surface to contain material of the second component only on a portion of the roller surface, particularly in the area of the end faces, while the entire outer surface contains material of the first component.
  • Yankee cylinders used, for example, in the production of tissue paper, represent such an application.
  • the edge areas are particularly susceptible to the adhesion of dirt particles, making the use of a polysiloxane-based sealer highly advantageous in these areas, while such a sealer can be omitted in the web center.
  • the roller body can be the roller surface itself.
  • the provided roller body can already have one or more coatings, particularly made of a metallic, ceramic, or cermet-based material, whereby these coatings are applied, for example, by thermal spraying.
  • the process further comprises the step of cross-linking the polysiloxane-based polymer material, wherein the cross-linking is either inherent to the system after mixing all raw materials or stimuli-induced, for example by heating, by adding reagents such as catalysts, water/humidity, or radiation-induced.
  • the cross-linking is either inherent to the system after mixing all raw materials or stimuli-induced, for example by heating, by adding reagents such as catalysts, water/humidity, or radiation-induced.
  • the crosslinking is carried out by polycondensation with the addition of crosslinking agents, wherein the crosslinking agents have the composition Z 3 SiR 3 or Z 4 Si, and R 3 is chosen from H, CH 3 , C 2 -C 15 alkyl groups (linear, branched or cyclic) or C 5 -C 14 aromatics and the structural units Z contain a hydrolyzable group such as a carboxylic acid chloride, a carboxylic acid ester, in particular an acetate, a carboxylic acid anhydride, a lactone or a benzyl chloride.
  • cross-linking is carried out by hydrosilylation with the addition of catalysts or by radical cross-linking after the addition of radical initiators.
  • the first component can be applied, for example, by thermal spraying.
  • the process further includes the following step: a2.
  • Methods according to aspects of the invention can be used for the initial production of a roller.
  • Rollers used in a machine for producing or processing a fibrous web are subject to constant wear during operation, so their surface coating must be renewed regularly. This renewal of the coating can also be carried out using methods according to aspects of the present invention.
  • Figure 1 schematically shows the structure of a coating with a non-porous structure consisting of the first component 2 and a sealant 10.
  • the first component 2 made of metallic, ceramic, or cermet-based material, is applied to a roller surface 1.
  • This first component has a largely closed structure. internal structure and is, in particular, non-porous.
  • the top surface of this first component 2 is not completely smooth, but exhibits a certain topography.
  • the second component 10 in the form of a polysiloxane-based polymer 10, is, in the execution according to Figure 1 applied to this top surface, it completely or largely fills in the topography of the top surface.
  • the radial outer surface of the roller contains material of both the first component 2 and the second component 10.
  • the covering and/or the paper web essentially rests on the abrasion-resistant coating peaks 12.
  • the polysiloxane-based polymer / sealant in the recesses of the layer structure provides the anti-adhesion properties 11 against organic and/or inorganic substances.
  • roller surface 1 is therefore a stochastic structure within the meaning of this application.
  • FIG 2a The illustration shows a layer structure with a porous structure of the first component 3 and a sealant 10.
  • the polysiloxane-based polymer 10 can completely (as shown here) or to a large extent fill the existing (open) porosity.
  • Figure 2b Figure 1 shows a microscopic image of such a coating for further illustration.
  • the polysiloxane-based polymer 10 can be seen here as dark spots in the significantly lighter metallic, ceramic and/or cermet-based porous coating / first component 3.
  • the coating thickness can vary considerably depending on the application. Specifically, the layer thickness can range from 30 ⁇ m to 2000 ⁇ m, preferably from 50 ⁇ m to 700 ⁇ m, and most preferably from 50 ⁇ m to 400 ⁇ m.
  • the polysiloxane-based polymer 10 can remain not only near the surface of a porous first component 3.
  • Figure 2a The polysiloxane-based polymer 10 has penetrated as an example up to the roller surface 1.
  • the polysiloxane-based polymer 10 can still be detected at a distance of 150 ⁇ m from the surface. It is even possible to achieve penetration depths of 350 ⁇ m or more.
  • Such penetration depths are not necessary to achieve the desired effect of reducing surface energy. However, they can have a positive impact on the stability of polysiloxane-based sealing layers.
  • a paper-contacting guide roller still showed a surface energy of 18.6 mN/m after several months of operation (determined according to the Owens-Wendt-Rabel-Kaelble method based on contact angle measurements with the test liquids water and diiodomethane).
  • the polysiloxane-based polymer 10 forms the top layer.
  • the layer of the first component 3 completely penetrates and also penetrates into pores of the deeper layer(s).
  • the polysiloxane-based polymer 10 (as in Figure 2a (shown) penetrates to the roller surface 1.

Landscapes

  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)

Abstract

Walze sowie deren Verwendung in einer Maschine zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn, wobei die Walze zumindest eine Beschichtung aufweist, welche die radial äußere Oberfläche der Walze bereitstellt, wobei die Beschichtung eine erste Komponente aus metallischem, keramischem oder Cermet-basiertem Material sowie eine zweite Komponente aus einem polysiloxan-basierten Polymermaterial umfasst, und wobei die radial äußere Oberfläche sowohl Material der ersten Komponente als auch der zweiten Komponente aufweist, zudem Herstellungsverfahren einer solchen Walze.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Walze und deren Verwendung in einer Maschine zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung oder Bearbeitung einer Walze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
  • Beschichtete Walzen mit nicht-porenfreiem Aufbau kommen zur Anwendung in Papiermaschinen zur Herstellung unterschiedlichster Papiere (z.B. Verpackung, Lebensmittel, Hygiene, Grafik, u.v.m.). Die Herstellung der genannten Beschichtung erfolgt beispielsweise, aber nicht ausschließlich, über Verfahren wie z.B. Lichtbogenspritzen, HVOF, HVAF, Plasmaspritzen, aber auch Flammspritzen, Laser Cladding oder Hochgeschwindigkeitsauftragsschweißen.
  • Diese Schichten sind dadurch gekennzeichnet, dass Stoffe des Papiermacherprozesses an der Oberfläche dieser Walzen agglomerieren und in der Folge zu Problemen im Herstellungsprozess führen, u.a. Korrosion der Beschichtung und/oder des Walzengrundkörpers, Belegung und/oder Verschleiß der Beschichtung und/oder des Walzengrundkörpers sowie Beschädigungen an Sieb, Filz oder Stoff- und/oder Papierbahn.
  • Zur Minimierung dieser Effekte bzw. zum Erhalt der Langlebigkeit der Walzenbezüge bzw. Walzen werden diese nicht-porenfrei aufgebauten Schichten mit Versiegelungen versehen. Hierfür ist eine Vielzahl an Polymermaterialien geeignet. Beispielsweise werden Epoxidharze eingesetzt, wenn eine hohe mechanische Stabilität des Bezuges gefordert ist, oder es werden poly- und perfluorierte Alkylverbindungen (sogenannte PFAS-Substanzen) eingesetzt, um Anti-Haft-Eigenschaften zu realisieren.
  • Eine solche Anti-Haft-Beschichtung aus Teflon ist beispielsweise in der DE 103 54 507 A1 beschrieben.
  • Das gesteigerte Bewusstsein gegenüber perfluorierten Substanzen führt nun zu veränderten Regulativen und/oder gesetzlichen Vorgaben bzw. einem neuen Bewusstsein bei den Produktionsbetrieben für Papierprodukte, Rohstoffverfügbarkeit für die genannten Versiegelungen und, nicht zuletzt, zu einem bewussteren Verhalten der Endkunden. Daher sind diese perfluorierten Substanzen in ökologischer und ökonomischer Hinsicht als zunehmend bedenklich zu bewerten, und in vielen Bereichen ist in Zukunft eine restriktive Gesetzgebung zu erwarten.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, Alternativen für die Verwendung von PFAS vorzuschlagen, welche gesundheitlich unbedenklicher sind und mit denen sich trotzdem gute Anti-Haft-Eigenschaften erzielen lassen.
  • Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, polymerbasierende Alternativmaterialien für Anti-Haft-Anwendungen auf thermischen Beschichtungen von Walzen in Papiermaschinen vorzuschlagen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung entsprechend der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
  • Vorgeschlagen wird eine Walze zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn, die zumindest eine Beschichtung aufweist, welche die radial äußere Oberfläche der Walze bereitstellt, wobei die Beschichtung eine erste Komponente aus metallischem, keramischem oder Cermet-basiertem Material sowie eine zweite Komponente aus einem polysiloxan-basierten Polymermaterial umfasst, und wobei die radial äußere Oberfläche sowohl Material der ersten Komponente als auch der zweiten Komponente aufweist.
  • Die metallische, keramische oder Cermet-basierte Komponente der Walzenoberfläche wird heutzutage meist in Form einer thermischen Spritzschicht auf einen Walzengrundkörper aufgebracht. Das Vorsehen der zweiten Komponente aus Polymermaterial kann als Versiegelung bezeichnet werden. Dieses Versiegelungsmaterial umfasst in Walzen gemäß Aspekten der Erfindung ein polysiloxan-basiertes Polymermaterial.
  • Dabei liegt die Bespannung und/oder das Papier zumindest über die meiste Zeit der Einsatzdauer im Wesentlichen auf den abriebfesten Beschichtungsspitzen der ersten Komponente auf. Das polysiloxan-basierte Polymer in Vertiefungen des Schichtaufbaus liefert die Anti-Haft-Eigenschaften gegenüber organischen und/oder anorganischen Stoffen. Im Auslieferungszustand der Beschichtung kann auch ein Überstand der polysiloxan-basierten Polymer-Versiegelung bestehen, sodass die Spitzen der ersten Komponenten erst durch Verschleiß im Betrieb der zweiten Komponente an die Oberfläche gelangt. Alternativ kann der Überstand auch bereits vor der Auslieferung beispielsweise durch Schleifen entfernt werden, oder die Menge der zweiten Komponente so gewählt werden, dass gar kein Überstand entsteht.
  • Vorteilhafterweise kann dabei vorgesehen sein, dass das polysiloxan-basierte Polymermaterial quervernetzt wird bzw. ist.
  • Das polysiloxyan-basierte Polymermaterial kann je nach Einsatzzweck und Einsatzbedingung unterschiedlich gewählt werden.
  • So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das polysiloxan-basierte Polymermaterial ein Polysiloxan-Oligomer oder Polysiloxan-Polymer der Zusammensetzung

            -[(SiR1R2)-O-]n-

    umfasst oder daraus besteht, wobei das Polysiloxan-Oligomer oder Polysiloxan-Polymer eine lineare, verzweigte/dendritische oder zyklische Architektur hat und R1 und R2 unabhängig voneinander H, CH3, C2-C15-Alkylgruppen (linear, verzweigt oder zyklisch) oder C5-C14-Aromaten sind, und wobei n eine ganze Zahl zwischen 2 und 10'000, bevorzugt zwischen 5 und 1'000, ganz besonders bevorzugt zwischen 10 und 100 ist.
  • Die Alkyl-Substituenten und/oder die aromatischen Substituenten in R1 und R2 können mit funktionellen Gruppen ausgerüstet sein, wie beispielsweise Halogene, AlkenylGruppen, Alkinyl-Gruppen, Alkaryl-Gruppen, Heteroalkyl-Gruppen, Heteroaryl-Gruppen, Hydroxygruppen, Amingruppen (primäre, sekundäre, tertiäre und quartäre Amine- bzw. Ammoniumgruppen), Sulfide, Disulfide, Ether, Thioether, Carbonsäuren und deren Salze, Sulfonsäuren und deren Salze, Ester oder Amide.
  • Insbesondere zur weiteren Verbesserung der Quervernetzung bzw. Quervernetzbarkeit können noch weitere Reagenzien zugegeben werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das polysiloxan-basierte Polymermaterial ein Copolymer mit der Zusammensetzung

            -{[(SiR1R2)-O-]n-[Y]m-}x

    umfasst oder daraus besteht, wobei Y ein Monomer aus der Stoffklasse der Acrylate, Methacrylate, Urethane, Epoxide, Amide oder Ether ist; R1 und R2 unabhängig voneinander H, CH3, C2-C15-Alkylgruppen (linear, verzweigt oder zyklisch) oder C5-C14-Aromaten sind, und wobei n eine ganze Zahl zwischen 2 und 10'000, bevorzugt zwischen 5 und 1'000, ganz besonders bevorzugt zwischen 10 und 100 ist und m eine ganze Zahl zwischen 2 und 10'000, bevorzugt zwischen 10 und 1'000, ganz besonders bevorzugt zwischen 25 und 100 ist, und wobei das Verhältnis m:n den Bereich 100:5 bis 100:500, bevorzugt den Bereich von 100:10 bis 100:100, und besonders bevorzugt den Bereich von 100:20 bis 100:50 umspannt.
  • Das Copolymer kann dabei als statisches Copolymer, als Blockpolymer, als dendritisches Copolymer, als hyperverzweigtes Copolymer, als alternierendes Copolymer, als Gradienten-Copolymer oder als graft-Copolymer vorliegen (x = stat, block, dend, alt, grad oder graft). Die Anordnung der Polysiloxan-Blöcke in solchen Copolymeren mit dendritischer Architektur oder graft-Struktur kann vorteilhaft im äußeren Bereich erfolgen; umgekehrt können aber auch Copolymere mit dendritischer Architektur oder graft-Struktur zur Anwendung kommen, in denen die Polysiloxan-Blöcke sich im inneren Bereich befinden.
  • Die Formulierung des Polysiloxan-Oligomers oder Polysiloxan-Polymers oder des Copolymers mit Polysiloxan-Struktureinheiten kann als 1-Komponenten- oder 2-Komponenten-System erfolgen.
  • Die Vernetzung des Polysiloxan-Oligomers oder Polysiloxan-Polymers oder Copolymers mit Polysiloxan-Struktureinheiten kann entweder systemimmanent nach Mischung aller Rohstoffe unter Standardbedingungen/Raumtemperatur (besonders relevant für 2-Komponenten-Systeme) oder stimuli-induziert beispielsweise durch Erhitzen, durch Zugabe von Reagenzien wie Katalysatoren oder Wasser/Luftfeuchtigkeit, oder strahlungsinduziert (besonders relevant für 1-Kompone-Systeme) erfolgen.
  • Bevorzugt kann die Vernetzung des Polysiloxan-Oligomers oder Polysiloxan-Polymers oder Copolymers mit Polysiloxan-Struktureinheiten durch Polykondensation erfolgen, die insbesondere unter Zugabe von Vernetzern erfolgt. Gegebenenfalls können auch noch metallorganische Katalysatoren verwendet werden, beispielsweise auf Basis von Zinn, Titan oder Magnesium.
  • Die Vernetzer können dabei die Zusammensetzung
    Z3SiR3 oder Z4Si
    haben.
    R3 kann dabei aus H, CH3, C2-C15-Alkylgruppen (linear, verzweigt oder zyklisch) oder C5-C14-Aromaten gewählt sein.
  • Die Alkyl-Substituenten und/oder die aromatischen Substituenten in R3 können mit funktionellen Gruppen ausgerüstet sein wie beispielsweise Halogene, AlkenylGruppen, Alkinyl-Gruppen, Alkaryl-Gruppen, Heteroalkyl-Gruppen, Heteroaryl-Gruppen, Hydroxygruppen, Amingruppen (primäre, sekundäre, tertiäre und quartäre Amine- bzw. Ammoniumgruppen), Sulfide, Disulfide, Ether, Thioether, Carbonsäuren und deren Salze, Sulfonsäuren und deren Salze, Ester oder Amide.
  • Die Struktureinheiten Z können jeweils eine hydrolysierbare Gruppe wie beispielsweise ein Carbonsäurechlorid, ein Carbonsäureester (insbesondere ein Acetat), ein Carbonsäureanhydrid, ein Lakton oder ein Benzylchlorid enthalten.
  • Alternativ kann die Vernetzung des Polysiloxan-Oligomers oder Polysiloxan-Polymers oder Copolymers mit Polysiloxan-Struktureinheiten durch Hydrosilylierung erfolgen, insbesondere unter Zugabe von Katalysatoren. Dies können beispielsweise Katalysatoren auf Basis von metallorganischen Platin-Verbindungen sein. Gegebenenfalls können auch hier Vernetzer, beispielsweise Oligosilane (Verbindungen, die mindestens dreimal das Silan-Strukturelement SiH aufweisen) oder Oligoalkene (Verbindungen, die mindestens dreimal das Strukturelement der C=C-Doppelbindung aufweisen) zum Einsatz kommen.
  • Wiederum alternativ kann die Vernetzung des Polysiloxan-Oligomers oder Polysiloxan-Polymers oder Copolymers mit Polysiloxan-Struktureinheiten durch radikalische Vernetzung erfolgen, insbesondere nach Zugabe von Radikalbildnern wie beispielsweise Benzoylperoxid, Dicumylperoxid, etc.
  • Es hat sich gezeigt, dass durch eine Versieglung der Walzenoberfläche mit einem gehärteten Polymer auf Polysiloxanbasis (=Polysiloxanschicht) eine Walze mit niedriger Oberflächenenergie und somit guten Anti-Haft-Eigenschaften erreicht werden kann. Eine Additivierung der Polysiloxan-Schicht ist dabei zwar möglich, aber zur Erzielung der gewünschten Anti-Haft-Eigenschaften nicht nötig.
  • Es ist dabei möglich, durch Variation des Sieglermaterials und/oder weiterer Parameter, Walzen mit sehr niedriger Oberflächenenergie zu erhalten.
  • In vorteilhaften Ausführungen kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche eine Oberflächenenergie von weniger als 25 mN/m, insbesondere 20 mN/m oder weniger aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass die Oberfläche bei Benetzung mit der Testflüssigkeit Wasser einen Kontaktwinkel von mindestens 100°, insbesondere 110° oder mehr aufweist (Kontaktwinkel H2O [°]).
    • Beispiel 1: Oberflächenenergie von nativen Stahlsubstraten bzw. von mit Lichtbogen beschichteten Stahlsubstraten, die ggf. eine weitere Beschichtung mit einer polysiloxan-basierenden Sieglerschicht aufweisen.
  • Die folgende Tabelle zeigt den Einfluss der polysiloxan-basierenden Sieglerschicht auf die Oberflächenenergie (OE) sowie den Kontaktwinkel. Die Oberflächenenergien wurden jeweils nach der Methode von Owens-Wendt-Rabel-Kaelble auf Grundlage von Kontaktwinkelmessungen mit den Testflüssigkeiten Wasser und Diiodmethan berechnet. Tabelle 1: Oberflächenenergie (OE) von nicht-versiegelten bzw. versiegelten Oberflächen.
    Substrat Sieglerschicht Schliff Kontaktwinkel H2O [°] Kontaktwinkel CH2I2 [°] OEges [mN/m] OEdisp [mN/m] OEpol [mN/m]
    th. Spritzschicht nein nein 62 41 50,6 39,0 11,5
    th. Spritzschicht nein ja 54 45 54,1 37,2 17,0
    gestrahlter Stahl ja nein 113 91 12,9 12,2 0,6
    th. Spritzschicht ja nein 112 90 13,6 12,9 0,7
    th. Spritzschicht ja ja 143 105 7,6 7,1 0,5
  • Alle mit Polysiloxanen versiegelten Oberflächen zeigen Oberflächenenergien kleiner als 20 mN/m, im Gegensatz zu einer nicht-versiegelten thermischen Spritzschicht, die Oberflächenenergien größer als 50 mN/m hat (Tabelle 1). Während die mit Polysiloxanen beschichteten Stahlsubstrate Oberflächenenergien von 19,5 mN/m bzw. 12,9 mN/m zeigen, haben verschiedene lichbogengespritzte thermische Spritzschichten, die mit Polysiloxan-Sieglern imprägniert wurden, Oberflächenenergien von 13,6 mN/m (as-sprayed) bzw. 7,6 mN/m (im geschliffenen Zustand).
  • Die erste Komponente aus metallischem, keramischem oder Cermet-basiertem Material kann verschiedene Struktureigenschaften aufweisen.
  • So kann diese erste Komponente beispielsweise als nicht-poröse Schicht ausgeführt sein, auf die die polysiloxan-basierte zweite Komponente aufgebracht wird.
  • In bevorzugten Ausführungen kann dabei vorgesehen sein, dass die Walzenoberfläche eine stochastische Struktur aufweist. Damit soll bezeichnet werden, dass auf der radial äußeren Oberfläche weder das Material der ersten Komponente noch das Material der zweiten Komponente eine regelmäßige Struktur mit sich wiederholenden gleichförmigen Elementen aufweist.
  • Da die Oberfläche der Walze aus zwei Materialien besteht, die sehr stark unterschiedlich sind (metallisches, keramisches oder Cermet-basiertes Material der ersten Komponente gegenüber polysiloxan-basiertem Polymermaterial der zweiten Komponente) kann nicht ausgeschlossen werden, dass diese die Faserstoffbahn beim direkten Kontakt unterschiedlich beeinflussen (z.B. hinsichtlich Glanz oder Rauigkeit). Auch wenn die Unterschiede klein sind, sind sie für das Auge häufig doch erkennbar, wenn sie in regelmäßigen Mustern auftreten. Dies wird dann als Qualitätsmangel der Faserstoffbahn wahrgenommen. Weist die Walze dem hingegen eine stochastische Oberfläche auf, bei dem keine der Materialkomponenten regelmäßige und sich wiederholende Elemente aufweist, sind die Unterschiede in der Faserstoffbahn an Glanz, Glätte etc. ebenso stochastisch, und fallen dem Betrachter weitaus weniger ins Auge.
  • In weiteren vorteilhaften Ausführungen kann aber auch vorgesehen sein, dass die erste Komponente eine poröse Schicht bildet, und der Siegler in Form der polysiloxan-basierten zweiten Komponente ganz oder zumindest teilweise in diese poröse Schicht eindringt und in die Poren der porösen Schicht eingelagert ist.
  • Ausführungen, bei denen die erste Komponente eine poröse Schicht bildet, weisen aufgrund der unregelmäßigen Porenstruktur der ersten Komponenten stets eine stochastische Struktur wie oben beschrieben auf.
  • Besonders überraschend ist dabei, dass die niedrige Oberflächenenergie der versiegelnden Polysiloxan-Schicht auch im Fall niedriger Höhen der Polysiloxan-Schicht gewährleistet ist.
  • Das polysiloxan-basierte Polymermaterial, das in dieser Versiegelung verwendet wird, weist vorteilhafterweise niedrigviskose Eigenschaften auf, die eine Penetration in die Poren der Walzenoberfläche ermöglichen. Somit erfolgt eine effektive Anbindung der Versiegelung an die Schicht. Auf Grund eben dieser niedrigen Viskosität kann in der Formulierung der Versiegelung vollständig oder wenigstens weitestgehend auf den Einsatz von Lösemitteln verzichtet werden. (Der Sammelbegriff "Lösemittel" umfasst dabei sowohl organische Lösemittel als auch Wasser).
  • Die Schichthöhe der Beschichtung kann je nach Anwendung sehr unterschiedlich sein.
  • So können die Schichthöhen insbesondere zwischen 30 µm und 2000 µm, bevorzugt zwischen 50 µm und 700 µm, besonders bevorzugt zwischen 50 µm und 400 µm betragen.
  • In Fällen mit nicht-porösen Strukturen der ersten Komponenten wird die Sieglerschicht lediglich auf der Oberfläche der Beschichtung verbleiben. Bei porösen Strukturen hingegen dringt das polysiloxan-basierte Polymer auch tiefer in die Struktur der Beschichtung ein. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die zweite Komponente (von der Walzenoberfläche aus betrachtet) zumindest 50 µm, insbesondere mehr als 100 µm, bevorzugt mehr als 150 µm tief in die erste Komponente eingedrungen ist.
  • Überaschenderweise hat sich gezeigt, dass sich auch bei sehr niedrigen Höhen des polysiloxan-basierten Polymers die gewünschten niedrigen Oberflächenenergien bzw. hohen Kontaktwinkel erreichen lassen. Eine zusätzliche Additivierung des Polysiloxan-Materials ist dabei nicht notwendig.
  • Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet von Walzen gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung sind Walzen im Bereich der Trockenpartie einer Papiermaschine.
  • In einigen Anwendungen ist es dabei vorteilhaft, wenn der Siegler aus polysiloxan-basiertem Polymer über die gesamte Oberfläche der Walze verteilt ist. Dies ist beispielsweise bei klassischen Trockenzylindern oder Leitwalzen der Fall.
  • Es existieren jedoch auch Anwendungen, bei denen es vorteilhaft bzw. ausreichend ist, wenn die Oberfläche nur auf einem Teil der Walzenoberfläche, insbesondere im Bereich der stirnseitigen Ränder, Material der zweiten Komponente aufweist, während sie auf der gesamten Mantelfläche Material der ersten Komponente aufweist. Eine solche Anwendung stellen Yankee-Zylinder dar, die beispielsweise bei der Herstellung von Tissuepapieren eingesetzt werden. Hier sind insbesondere die Randbereiche anfällig für das Anhaften von Schmutzpartikeln, sodass in diesen Bereichen die Verwendung eines polysiloxan-basierten Sieglers sehr vorteilhaft ist, während im Bereich der Bahnmitte auf einen solchen Siegler verzichtet werden kann.
  • Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung oder Bearbeitung einer Walze zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn vorgeschlagen, umfassend die Schritte:
    1. a. Bereitstellen eines Walzengrundkörpers
    2. b. Aufbringen einer zweiten Komponente aus einem polysiloxan-basierten Polymermaterial.
  • Bei dem Walzengrundkörper kann es sich um die Rollenoberfläche selbst handeln. Alternativ kann der bereitgestellte Walzengrundkörper auch bereits eine oder auch mehrere Beschichtungen insbesondere aus einem metallischem, keramischem oder Cermet-basiertem Material aufweisen, wobei das Aufbringen dieser Beschichtungen beispielsweise durch thermisches Spritzen erfolgt ist.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren weiter den Schritt des Quervernetzens des polysiloxan-basierten Polymermaterials, wobei die Quervernetzung entweder systemimmanent nach Mischung aller Rohstoffe oder stimuli-induziert beispielsweise durch Erhitzen, durch Zugabe von Reagenzien wie Katalysatoren, Wasser/Luftfeuchtigkeit, oder strahlungsinduziert erfolgt.
  • Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Quervernetzung durch Polykondensation unter Zugabe von Vernetzern erfolgt, wobei die Vernetzer die Zusammensetzung Z3SiR3 oder Z4Si haben, und R3 aus H, CH3, C2-C15-Alkylgruppen (linear, verzweigt oder zyklisch) oder C5-C14-Aromaten gewählt ist und die Struktureinheiten Z eine hydrolysierbare Gruppe wie beispielsweise ein Carbonsäurechlorid, einen Carbonsäureester, insbesondere ein Acetat, ein Carbonsäureanhydrid, ein Lakton oder ein Benzylchlorid enthalten.
  • Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Quervernetzung durch Hydrosilylierung unter Zugabe von Katalysatoren oder durch radikalische Vernetzung nach Zugabe von Radikalbildnern erfolgt.
  • Die erste Komponente kann beispielsweise auf dem Weg des thermischen Spritzens aufgebracht werden. In diesem Fall umfasst das Verfahren weiter den Schritt:
    a2. Aufbringen einer ersten Komponente aus einem metallischem, keramischem oder Cermet-basiertem Material, wobei das Aufbringen insbesondere durch thermisches Spritzen erfolgt,
    wobei der Schritt a2. vor dem Schritt b. durchgeführt wird.
  • Verfahren gemäß Aspekten der Erfindung können zur erstmaligen Herstellung einer Walze eingesetzt werden.
  • Walzen zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn sind im Betrieb einem stetigen Verschleiß ausgesetzt, so dass ihre Oberflächenbeschichtung regelmäßig erneuert werden muss. Diese Erneuerung der Beschichtung kann ebenfalls mit Verfahren gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung erfolgen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
    • Figur 1
    Schematischer Ausschnitt einer Walze gemäß einem Aspekt der Erfindung
    Figur 2a
    Schematischer Ausschnitt einer Walze gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung
    Figur 2b
    Mikroskopaufnahme einer Beschichtung für eine Walze gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung
    Figur 3
    Walze gemäß weiteren Aspekten der Erfindung
  • Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Beschichtung mit nicht-poröser Struktur der ersten Komponente 2 und Versiegelung 10. Dabei ist auf einer Rollenoberfläche 1 die erste Komponente 2 aus metallischem, keramischem oder Cermet-basiertem Material aufgebracht. Diese erste Komponente weist eine weitgehend geschlossene innere Struktur auf und ist insbesondere nicht porös. Die Oberseite dieser ersten Komponente 2 ist nicht völlig glatt, sondern weist eine gewisse Topografie auf. Die zweite Komponente 10 in Form eines polysiloxan-basierten Polymers 10 ist bei der Ausführung gemäß Figur 1 auf diese Oberseite aufgetragen und füllt die Topografie der Oberseite ganz oder weitgehend auf.
  • Wie zu erkennen ist, weist die radial äußere Oberfläche der Walze sowohl Material der ersten Komponente 2 als auch der zweiten Komponente 10 auf.
  • Die Bespannung und/oder die Papierbahn liegt dabei im Wesentlichen auf den abriebfesten Beschichtungsspitzen (Gipfeln) 12 auf. Das polysiloxan-basierte Polymer / der Siegler in den Vertiefungen des Schichtaufbaus liefert die Anti-Haft-Eigenschaften 11 gegenüber organischen und/oder anorganischen Stoffen.
  • Weder das Material der ersten Komponente 2 noch das Material der zweiten Komponente 3 eine regelmäßige Struktur mit sich wiederholenden gleichförmigen Elementen. Die Struktur der Walzenoberfläche 1 ist somit eine stochastische Struktur im Sinne dieser Anmeldung.
  • Demgegenüber zeigt Figur 2a die Darstellung eines Schichtaufbaus mit poröser Struktur der ersten Komponente 3 und Versiegelung 10. Das polysiloxan-basierte Polymer 10 kann die vorhandene (offene) Porosität vollständig (wie hier gezeigt), oder auch zum überwiegenden Anteil ausfüllen.
  • Figur 2b zeigt zur Verdeutlichung noch eine Mikroskopaufnahme einer solchen Beschichtung. Das polysiloxan-basierte Polymer 10 ist hier als dunkle Flecken in der deutlich helleren metallischen, keramischen und/oder Cermet-basierenden porösen Beschichtung / ersten Komponente 3 zu erkennen.
  • Die Schichthöhe der Beschichtung kann je nach Anwendung sehr unterschiedlich sein. So können die Schichthöhen insbesondere zwischen 30 µm und 2000 µm, bevorzugt zwischen 50 µm und 700 µm, besonders bevorzugt zwischen 50 µm und 400 µm betragen.
  • Das polysiloxan-basierte Polymer 10 kann dabei bei einer porösen ersten Komponente 3 nicht nur in der Nähe der Oberfläche bleiben. In Figur 2a ist das polysiloxan-basierte Polymer 10 exemplarisch bis zur Rollenoberfläche 1 vorgedrungen.
  • Bei dem in Figur 2b gezeigten realen Beispiel kann das polysiloxan-basierte Polymer 10 noch in einem Abstand von 150 µm von der Oberfläche nachgewiesen werden. Es ist sogar möglich, Eindringtiefen von 350 µm oder mehr zu erzielen.
  • Solche Eindringtiefen sind für das Erzielen des gewünschten Effekts, der Reduzierung der Oberflächenenergie, nicht erforderlich. Allerdings können sie sich positiv auf die Stabilität der polysiloxan-basierten Sieglerschichten auswirken.
  • Versuche haben gezeigt, dass auch bei Einsatz in Papiermaschinen die niedrige Oberflächenenergie und, damit einhergehend, die schmutzabweisende Wirkung erhalten bleiben, trotz der kontinuierlich erfolgenden abrasiven Prozesse.
  • Dabei wurde bei einer papierberührenden Leitwalze nach mehrmonatiger Laufzeit immer noch eine Oberflächenenergie von 18,6 mN/m gemessen (bestimmt nach der Methode von Owens-Wendt-Rabel-Kaelble auf Grundlage von Kontaktwinkelmessungen mit den Testflüssigkeiten Wasser und Diiodmethan).
  • Die in den Figuren 1 und 2a dargestellten Beispiele zeigen jeweils einen Einschicht-Aufbau der Beschichtung, wo auf die Rollenoberfläche 1 jeweils eine metallische, keramische und/oder Cermet-basierende erste Komponente 2, 3 sowie ein polysiloxan-basiertes Polymer 10 als Siegler aufgebracht sind.
  • In Figur 3 ist beispielhaft gezeigt, dass dies Beschichtung auch in einem Mehrschicht-Aufbau erzeugt werden kann. Dabei werden mehrere Schichten von metallischer, keramischer und/oder Cermet-basierender Beschichtung 2, 3 übereinander auf die Rollenoberfläche 1 aufgebracht. Im Beispiel der Figur 3 sind das drei Schichten. Diese drei Schichten können gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein. Insbesondere können es poröse Beschichtungen 3 oder nicht-poröse Beschichtungen 2 sein.
  • Im Falle von mehreren, übereinander angeordneten Schichten aus poröser Beschichtung 3 ist es möglich, dass das polysiloxan-basierte Polymer 10 die oberste Schicht der ersten Komponente 3 vollständig durchdringt und auch noch in Poren der tieferliegenden Schicht bzw. Schichten vordringt. Auch hier kann es passieren, dass das polysiloxan-basierte Polymer 10 (wie in Figur 2a gezeigt) bis zur Rollenoberfläche 1 vordringt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Rollenoberfläche / Substrat
    2
    Metallische, keramische und/oder Cermet-basierende nicht-poröse Beschichtung / erste Komponente
    3
    Metallische, keramische und/oder Cermet-basierende poröse Beschichtung / erste Komponente
    10
    Polysiloxan-basiertes Polymer / Siegler / zweite Komponente
    11
    Anti-Haft-Eigenschaften
    12
    Beschichtungsspitzen (Gipfel)

Claims (15)

  1. Walze zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn, die zumindest eine Beschichtung aufweist, welche die radial äußere Oberfläche der Walze bereitstellt, wobei die Beschichtung eine erste Komponente (2, 3) aus metallischem, keramischem oder Cermet-basiertem Material, sowie eine zweite Komponente aus einem polysiloxan-basierten Polymermaterial (10) umfasst, und wobei die radial äußere Oberfläche sowohl Material der ersten Komponente (2, 3) als auch der zweiten Komponente (10) aufweist.
  2. Walze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das polysiloxan-basierte Polymermaterial quervernetzt wird bzw. ist.
  3. Walze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze eine stochastische Struktur aufweist, so, dass auf der radial äußeren Oberfläche weder das Material der ersten Komponente (2) noch das Material der zweiten Komponente (2) eine regelmäßige Struktur mit sich wiederholenden gleichförmigen Elementen aufweist.
  4. Walze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das polysiloxan-basierte Polymermaterial ein Polysiloxan-Oligomer oder Polysiloxan-Polymer der Zusammensetzung

            -[(SiR1R2)-O-]n-

    umfasst oder daraus besteht, wobei das Polysiloxan-Oligomer oder Polysiloxan-Polymer eine lineare, verzweigte/dendritische oder zyklische Architektur hat und R1 und R2 unabhängig voneinander H, CH3, C2-C15-Alkylgruppen (linear, verzweigt oder zyklisch) oder C5-C14-Aromaten sind und wobei n eine ganze Zahl zwischen 2 und 10'000, bevorzugt zwischen 5 und 1'000, ganz besonders bevorzugt zwischen 10 und 100 ist.
  5. Walze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das polysiloxan-basierte Polymermaterial ein Copolymer mit der Zusammensetzung

            -{[(SiR1R2)-O-]n-[Y]m-}x

    umfasst oder daraus besteht, wobei Y ein Monomer aus der Stoffklasse der Acrylate, Methacrylate, Urethane, Epoxide, Amide oder Ether ist; R1 und R2 unabhängig voneinander H, CH3, C2-C15-Alkylgruppen (linear, verzweigt oder zyklisch) oder C5-C14-Aromaten sind und wobei n eine ganze Zahl zwischen 2 und 10'000, bevorzugt zwischen 5 und 1'000, ganz besonders bevorzugt zwischen 10 und 100 ist und m eine ganze Zahl zwischen 2 und 10'000, bevorzugt zwischen 10 und 1'000, ganz besonders bevorzugt zwischen 25 und 100 ist, und wobei das Verhältnis m:n den Bereich 100:5 bis 100:500, bevorzugt den Bereich von 100:10 bis 100:100, und besonders bevorzugt den Bereich von 100:20 bis 100:50 umspannt.
  6. Walze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche eine Oberflächenenergie von weniger als 25 mN/m, insbesondere 20 mN/m oder weniger aufweist und/oder die Oberfläche bei Benetzung mit der Testflüssigkeit Wasser einen Kontaktwinkel von mindestens 100°, insbesondere 110° oder mehr aufweist.
  7. Walze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (3) eine poröse Struktur ausbildet, und die zweite Komponente (10) zumindest teilweise in die Poren der porösen Struktur eingelagert ist.
  8. Walze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente von der Walzenoberfläche aus betrachtet, zumindest 50 µm, insbesondere mehr als 100 µm, bevorzugt mehr als 150 µm tief in die erste Komponente eingedrungen ist.
  9. Walze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radial äußere Oberfläche nur auf einem Teil der Walzenoberfläche, insbesondere im Bereich der stirnseitigen Ränder, Material der zweiten Komponente (10) aufweist, während sie auf der gesamten Mantelfläche Material der ersten Komponente (2, 3) aufweist.
  10. Verfahren zur Herstellung oder Bearbeitung einer Walze zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn, umfassend die Schritte:
    a. Bereitstellen eines Walzengrundkörpers
    b. Aufbringen einer zweiten Komponente aus einem polysiloxan-basierten Polymermaterial (10)
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Verfahren weiterhin den Schritt des Quervernetzens des polysiloxan-basierten Polymermaterials (10) umfasst, wobei die Quervernetzung entweder systemimmanent nach Mischung aller Rohstoffe oder stimuli-induziert beispielsweise durch Erhitzen, durch Zugabe von Reagenzien wie Katalysatoren, Wasser/Luftfeuchtigkeit, oder strahlungsinduziert erfolgt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Quervernetzung durch Polykondensation unter Zugabe von Vernetzern erfolgt, wobei die Vernetzer die Zusammensetzung Z3SiR3 oder Z4Si haben, und R3 aus H, CH3, C2-C15-Alkylgruppen (linear, verzweigt oder zyklisch) oder C5-C14-Aromaten gewählt ist und die Struktureinheiten Z eine hydrolysierbare Gruppe wie beispielsweise ein Carbonsäurechlorid, einen Carbonsäureester, insbesondere ein Acetat, ein Carbonsäureanhydrid, ein Lakton oder ein Benzylchlorid enthalten.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Quervernetzung durch Hydrosilylierung unter Zugabe von Katalysatoren oder durch radikalische Vernetzung nach Zugabe von Radikalbildnern erfolgt.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, umfassend weiterhin den Schritt
    a2. Aufbringen einer ersten Komponente (2, 3) aus einem metallischem, keramischem oder Cermet-basiertem Material, wobei das Aufbringen insbesondere durch thermisches Spritzen erfolgt,
    wobei der Schritt a2. vor dem Schritt b. durchgeführt wird.
  15. Verwendung einer Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in der Trockenpartie einer Maschine zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn, insbesondere als Leitwalze, Trockenzylinder oder Yankee-Zylinder.
EP25178155.5A 2024-05-28 2025-05-22 Walze, verwendung und verfahren Pending EP4656796A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102024114944.2A DE102024114944A1 (de) 2024-05-28 2024-05-28 Walze, Verwendung und Verfahren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4656796A1 true EP4656796A1 (de) 2025-12-03

Family

ID=95717602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP25178155.5A Pending EP4656796A1 (de) 2024-05-28 2025-05-22 Walze, verwendung und verfahren

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4656796A1 (de)
DE (1) DE102024114944A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0207921A1 (de) * 1985-04-30 1987-01-07 Yamauchi Corporation Presswalze für Papiermaschinen
EP0481321A1 (de) * 1990-10-08 1992-04-22 Yamauchi Corporation Presswalze für Papiermaschinen
DE10354507A1 (de) 2003-11-21 2005-06-09 Voith Paper Patent Gmbh Beschichtung von mit einer Materialbahn in Kontakt tretende Einrichtungen einer Papiermaschine
DE102011078743A1 (de) * 2011-07-06 2013-01-10 Voith Patent Gmbh Abzugskraftprofilierter trockenzylinder
DE102019101594A1 (de) * 2019-01-23 2020-07-23 Inometa Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Walzenkörpers für eine Walze zum Transportieren und / oder zum Führen eines bahnförmigen Materials sowie Walzenkörper und Walze

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0207921A1 (de) * 1985-04-30 1987-01-07 Yamauchi Corporation Presswalze für Papiermaschinen
EP0481321A1 (de) * 1990-10-08 1992-04-22 Yamauchi Corporation Presswalze für Papiermaschinen
DE10354507A1 (de) 2003-11-21 2005-06-09 Voith Paper Patent Gmbh Beschichtung von mit einer Materialbahn in Kontakt tretende Einrichtungen einer Papiermaschine
DE102011078743A1 (de) * 2011-07-06 2013-01-10 Voith Patent Gmbh Abzugskraftprofilierter trockenzylinder
DE102019101594A1 (de) * 2019-01-23 2020-07-23 Inometa Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Walzenkörpers für eine Walze zum Transportieren und / oder zum Führen eines bahnförmigen Materials sowie Walzenkörper und Walze

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry", 15 June 2000, WILEY-VCH, Weinheim, ISBN: 978-3-527-30673-2, article MORETTO HANS-HEINRICH ET AL: "Silicones", XP093324549, DOI: 10.1002/14356007.a24_057 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102024114944A1 (de) 2025-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE68925345T2 (de) Pressgewebe mit Schaumbeschichtung zur Kontrolle des Leervolumens
DE69422940T2 (de) Pigment für eine Zusammensetzung zum Streichen von Druckpapier
DE3323854A1 (de) Dekorativer schichtkoerper
DE102018100924A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen von Stärke
WO2004022843A1 (de) Verfahren zur faserstoffbehandlung
DE102008054908A1 (de) Verfahren zur mehrfachen Beschichtung einer Faserstoffbahn, insbesondere bewegbaren Kartonbahn und Vorrichtung zur Behandlung und/oder Veredelung von Faserstoffbahnen, insbesondere zum mehrschichtigen Auftrag von flüssigen oder pastösen Auftragsmedien
DE69727066T3 (de) Vefahren zur bildung eines gleitlagertyps
DE3317501C2 (de) Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung, sowie Verfahren zu ihrer Herstellung
DE3751815T2 (de) Harzhaltige kalanderwalze
DE1546370A1 (de) Beschichtete Papiere
DE2900771C2 (de) Dekorativer Schichtstoff
DE2931318A1 (de) Verfahren zum einkapseln eines fasergewebes mit offener struktur in ein polyvinylchloridharz
EP4656796A1 (de) Walze, verwendung und verfahren
EP3301221A1 (de) Verpackungspapier und verfahren für dessen herstellung
DE3136015A1 (de) Traegerverstaerkte bahn oder platte und verfahren zur herstellung einer solchen bahn oder platte
EP2234815B1 (de) Reiber- oder übertragungswalze
EP1429902A1 (de) Verfahren zur herstellung von lagermaterialien sowie nach diesem verfahren hergestellte lagermaterialien und verwendung der lagermaterialien
DE1923289C3 (de) Verfahren zum Herstellen eines textilähnlichen Materials
WO2013107721A1 (de) Walzenbezug enthaltend mineralischen füllstoff und polymerfüllstoff
DE2344367C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines fotografischen Papierschichtträgers, der mit einem Polyolefin beschichtet ist
DE69615427T2 (de) Verfahren zur Steuerung der Oberflächeneigenschaften in einer Papiermaschine und Gebrauch des Verfahrens zur Oberflächenbehandlung in einer Papiermaschine
DE102011078743A1 (de) Abzugskraftprofilierter trockenzylinder
AT500687B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum beschichten von pappe
DE102009044228B4 (de) Verfahren zur Erzeugung nassverfestigter Papiere
WO2013037526A1 (de) Walze und verfahren zur herstellung einer walze

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR