WO2012143246A1 - Walze und kalander mit dieser walze - Google Patents

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WO2012143246A1
WO2012143246A1 PCT/EP2012/056252 EP2012056252W WO2012143246A1 WO 2012143246 A1 WO2012143246 A1 WO 2012143246A1 EP 2012056252 W EP2012056252 W EP 2012056252W WO 2012143246 A1 WO2012143246 A1 WO 2012143246A1
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WO
WIPO (PCT)
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roller
jacket
fibrous web
calender
shoe
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/056252
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Niemann
Rolf Van Haag
Lars KRÜGER
Thomas Schuster
Original Assignee
Voith Patent Gmbh
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Publication date
Application filed by Voith Patent Gmbh filed Critical Voith Patent Gmbh
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/006—Calenders; Smoothing apparatus with extended nips
    • 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
    • D21G1/0233—Soft 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
    • D21G1/0253—Heating or cooling the rolls; Regulating the temperature
    • D21G1/028—Heating or cooling the rolls; Regulating the temperature using electrical means

Definitions

  • the invention relates to a roller for treating a running
  • a fibrous web having a circumferential jacket which can be acted on by means of at least one inner contact shoe, which is supported on a stationary shaft passing through the shell and can exert a force against the inner circumference of the shell, wherein the shell with the contact shoe has a circumferential direction of at least 40 mm long contact zone forms and is attached at its ends to an end wall of the roller.
  • the invention relates to a calender, in which the roller is used.
  • Such a roll is known from EP 1 330 573.
  • the purpose has been to treat a fibrous web on both sides with a smooth metallic surface, without being too large
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a roller according to the preamble, with a fibrous web can be well-smoothed and yet more uniformly compacted than before.
  • the object is achieved in that the jacket is formed essentially of a 0.5 to 2 mm thin metal and on the mantle to the fibrous web out an elastic coating is applied.
  • a jacket of the mentioned wall thickness is flexible enough to
  • the inventors have also considered that not only - as often assumed - the average surface pressure in the contact zone has the overriding importance, but rather also the pressure pulse which is caused by a fiber accumulation in the web, for the
  • Density profile in the roller is responsible. This is primarily of fibrous webs, especially paper webs, with a thickness from 100 pm the speech.
  • Such a relatively thin elastic layer is also much smoother than the surface of an elastic roller or a pure fiber-reinforced polyurethane sheath, in particular because it is applied to a smooth metal layer. It has proven to be beneficial
  • Fibrous web having in contact surface smoothness of Ra ⁇ 0.2 pm. As a rule, this is sufficient in order to smooth the web side, which rests against the roller according to the invention, well. Here too, significantly better web surfaces have been produced with respect to smooth surfaces on roll coverings. This phenomenon has not yet been finally clarified.
  • the elastic layer is between 0.05 and 2 mm thick. In this area, the optimum is to be able to produce on the one hand sufficient elasticity for a uniform as possible compression and on the other hand, a sufficient surface smoothness. It has been found that a composition of a 0.5 to 2 mm thick jacket and a 0.05 to 2 mm thick elastic layer is easily able to join the constant changes from concave to convex curvature, without being damaged. Thicker coats or those made of other materials are much more susceptible here. In addition, this small thickness of the elastic layer has an influence on a potential heat flow both from the fibrous web into the roll and vice versa.
  • the roller is heatable, in particular inductively heated.
  • An external and known on the circumference of the roller mounted induction heating has the opportunity to heat the jacket through the elastic coating. With known induction heaters even profiling on the web width is possible.
  • the elastic coating is provided with thermally conductive fillers.
  • a suitable plastic acts as an elastic layer like a heat insulator. With the fillers, the heat can be transferred quickly and the material is exposed to significantly less stress.
  • the elastic layer has a modulus of elasticity of 500 to 6000 N / mm 2 .
  • An elastic coating on the roll mantle lying in this elastic range has the ideal composition for uniform density generation of the web. Such material is widely available and cheap to obtain.
  • the elastic layer in the axial direction has a length which substantially corresponds to the fibrous web width to be treated. A potentially damaging contact for the elastic layer with a hot counter-roller is avoided in this way.
  • the jacket is made of an electrodepositable
  • the elastic layer is a layer produced by spraying. In this way, a particularly thin, yet very homogeneous layer can be produced.
  • the pressure shoe webs between the hydrostatic pockets which at an angle between 1 ° and 45 ° to
  • Circumferential direction In this way are generated by increased friction between the webs and the mantle
  • the pressure shoe in the circumferential direction at least two hydrostatic rows of pockets one behind the other.
  • the pockets of each row extend in the axial direction. They should be offset from each other in the axial direction. This will compensate for the occurring at a bridge between two pockets
  • Casserole area and a drain area of the shell to make different is in the direction of rotation of the jacket at least before the contact shoe, but preferably also thereafter, a
  • Anpressschuhrand avoided which usually has a concave curvature.
  • a sheathed conductor for example, a convexly curved additional contact pressure shoe with a large radius can be used here.
  • a calender for treating a fibrous web with at least one heatable counter roll and at least one roller which together form a specialistssnip claimed.
  • the calender is characterized in that the roller according to the
  • an induction heater is provided in the calender in the immediate vicinity of the roller.
  • the roller can be heated up to 120 ° C, which corresponds approximately to the strength of modern elastic coatings.
  • the treatment nip with an average compressive stress> 15 N / mm 2 is operable.
  • FIG. 1 shows a schematic, partially sectioned three-dimensional representation of a roll according to the invention
  • Figure 2 is another schematic, partially cut
  • a roller 1 which can be installed in a calender 21.
  • the roller has a non-rotatably mounted at its ends in pin 23 axis 3.
  • This axis 3 passes through a jacket 4.
  • the jacket 4 is at its ends in a manner not shown, the skilled person but known manner on each end wall 24th
  • lubricant fastened with lubricant.
  • It consists of metal with a thickness of 0.5 to 2 mm.
  • an electrochemically depositable metal is used here, in particular nickel.
  • a slightly curvable pressure shoe 6 is provided, which is supported on the axis 3 supporting against the jacket.
  • a pressure pad is generated by a pressurized fluid, which is conveyed under pressure into hydrostatic pressure pockets 10.
  • Printed-pocket rows 9a, 9b provided.
  • the webs 25 extend between the pressure pockets 10 at an angle of about 30 ° to the circumferential direction of the roller first Through these two measures will causes overheating of the shell by the increased friction on the webs 25 is avoided.
  • a thin elastic layer 5 is applied on the jacket 4, a thin elastic layer 5 is applied. It has a thickness of 0.05 to 2 mm and is sprayed on.
  • the material of the elastic layer 5 is in this embodiment epoxy resin, which is provided with thermally conductive fillers.
  • the mean elastic modulus of the elastic layer is between 500 and 6000 N / mm 2 . But it can also be used other materials that can form a thin elastic layer 5.
  • Counter roller 2 forms.
  • the roll 1 is greatly shortened compared to realistic size ratios and only the end of the counter roll 2 is shown.
  • an induction heater 26 is shown on the roller 1 both in FIG. 1 and in FIG. 2.
  • the jacket 4 can be heated by the elastic layer 5 therethrough.
  • this should be limited to a temperature that does no harm to the elastic layer 5.
  • the counter-roller 2 can with all possible known
  • Heating techniques thermo oil or water vapor inside, induction from outside, etc. are heated. It is provided that the length of the elastic layer, the width of a fibrous web 28 does not exceed that between two rollers 1 and 2 in operation with pressure and Temperature is applied and smoothed in this way.
  • Contact zone 7 and the treatment nip 17 is at least 40 mm long by the concave curvature of the pressure shoe 6 in the circumferential direction of the roller 1.
  • curved contact zone 7 exerts a force on the jacket 4 in the direction counter-roll 2.
  • a pressure is built up on a piston 12.
  • the cylinder 8 is thereby supplied with pressure medium, which is also lubricant at the same time.
  • pressure medium which is also lubricant at the same time.
  • a capillary 27 a portion of the lubricant is conveyed into a hydrostatic pressure pocket 10, which is embedded in the contact zone of the pressure shoe.
  • a plurality of pressure pockets 10 could also be provided in the axial direction and circumferential direction in the pressure shoe, for example in pressure-pawl rows 9a, 9b.
  • the pressure shoe 6 may well be connected to a plurality of pistons 12. The lubricant produced when crossing from the
  • a jacket conductor 13 is arranged in the roll 1. In this case, the direction of rotation 22 of the shell 4 is observed. Also, this sheathed conductor device 13, like the pressure shoe 6, is pressed radially against the sheath via a support element 15 which is formed for example from a piston-cylinder unit. Likewise, a hydrostatic lubrication 20 may also be provided here. A second, if necessary identical, sheathed conductor device 14 can be arranged behind the pressure shoe 6. The use of the sheathed conductor device 13 causes the sheath to be brought tangentially to the concave contact zone, so that it does not have to "tip over" the edge of the inlet region 16 and abuts against the counter-roller 2. The voltage profile remains almost straight after its rise As a result of the elastic layer 5, in the case of inhomogeneous fiber accumulations of the fibrous webs, significantly less compressive stress is exerted on the web than with conventional webs
  • the pressure level may be above 15 N / mm 2 .
  • the contact force is optimally adjusted when the jacket 5 is brought tangentially to the concave contact zone 7 of the contact shoe 6 and in addition, the convex and concave radii of curvature 18 of the jacket 5 in operation absolutely considered not less than 50% of
  • the radius of curvature 19 of the unloaded roller is substantially equal over the entire circumference and defines a circle.
  • Radius of curvature 18 is different due to the pressure of the contact shoe and the sheathed conductor means everywhere on the circumference of the shell.
  • the smallest radius of curvature 18, namely between the sheathed conductor device 13 and the pressure shoe 6, is 435 mm.
  • Particularly little strain is the coat 5, if one
  • the illustrated calender 21 can be operated with an average compressive stress in the treatment nip 17 which is> 15 N / mm 2 .

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Walze zur Behandlung einer laufenden Faserstoffbahn (28) mit einem umlaufenden Mantel (4), der mittels wenigstens eines innen liegenden Anpressschuhs (6), der sich auf einer stationären, den Mantel (4) durchsetzenden Achse (3) abstützt und gegen den Innenumfang des Mantels (4) eine Kraft ausüben kann, beaufschlagbar ist, wobei der Mantel (4) mit dem Anpressschuh (6) eine in Umlaufrichtung (22) mindestens 40 mm lange Kontaktzone (7) bildet und an seinen Enden an jeweils einer Stirnwand (24) der Walze befestigt ist. Um eine solche Walze zu schaffen, mit der eine Faserstoffbahn gut geglättet und dennoch gleichmässiger als bisher verdichtet werden kann, ist der Mantel (4) aus einem 0,5 bis 2 mm dünnen Metall gebildet, auf dem Mantel zur Faserstoffbahn hin ist eine elastische Beschichtung (5) aufgebracht. Die Erfindung betrifft auch einen Kalander mit der erfindungsgemässen Walze.

Description

Walze und Kalander mit dieser Walze
Die Erfindung betrifft eine Walze zur Behandlung einer laufenden
Faserstoffbahn mit einem umlaufenden Mantel, der mittels wenigstens eines innen liegenden Anpressschuhs, der sich auf einer stationären, den Mantel durchsetzenden Achse abstützt und gegen den Innenumfang des Mantels eine Kraft ausüben kann, beaufschlagbar ist, wobei der Mantel mit dem Anpressschuh eine in Umlaufrichtung mindestens 40 mm lange Kontaktzone bildet und an seinen Enden an jeweils einer Stirnwand der Walze befestigt ist. Außerdem betrifft die Erfindung einen Kalander, in dem die Walze eingesetzt ist.
Eine solche Walze ist bekannt aus der EP 1 330 573. Mit dieser Erfindung ist der Zweck verfolgt worden, eine Faserstoffbahn auf beiden Seiten mit einer glatten metallischen Oberfläche zu behandeln, ohne zu große
Flächenpressungen zu bewirken, die beispielsweise zu Schwarzsatinage führen. Das wird durch die gattungsgemäße Walze, die einen so genannten Breitnip ausbilden kann, bewirkt, da die Druckspannungen innerhalb der Kontaktzone gering gehalten werden können.
Diese Erfindung berücksichtigt aber nur im geringen Maß, dass es Papier- und Kartonqualitäten gibt, bei denen die Faserverteilung im Papier nicht besonders gleichförmig ist. Bei manchen Sorten gibt es lokal
Faseranhäufungen, die auch bei geringen Flächenpressungen bereits zu ungleichmäßigen Verdichtungen im Bahnquerprofil führen. Diese ungleichmäßige Verdichtung ist unter Umständen nachteilig für die spätere Bedruckbarkeit der Faserstoffbahn. Bereits in der DE 299 02 451 U1 ist angesprochen, dass ein Kalandrieren in der Regel mit zwei Walzen erfolgt. Hierbei kann es zu hohen
Verdichtungen kommen, selbst wenn eine der Walzen elastisch bezogen ist. Deshalb wird in dem Gebrauchsmuster eine Walze mit einem zur
Erzeugung eines Breitnips wirkenden konkav geformten Anpressschuhs an der Innenseite des Mantels vorgeschlagen, wobei ein Mantel aus einem verstärkten Polyurethan empfohlen. Dieser Mantel sorgt vermutlich für eine gleichmäßigere Verdichtung, ist allerdings wegen seiner groben Verstärkungsstruktur als„Unterlage" auch nur in begrenztem Maß glatt zu schleifen.
Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Walze gemäß dem Oberbegriff zu schaffen, mit der eine Faserstoffbahn gut geglättet und dennoch gleichmäßiger als bisher verdichtet werden kann.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Mantel im Wesentlichen aus einem 0,5 bis 2 mm dünnen Metall gebildet ist und auf dem Mantel zur Faserstoffbahn hin eine elastische Beschichtung aufgebracht ist.
Ein Mantel der genannten Wandstärke ist flexibel genug, um
beispielsweise an einer Gegenwalze einen breiten Behandlungsnip zu erzeugen, der in seinem Druckspannungsprofil, ohne Faserstoffbahn gesehen, sehr gleichförmig sowohl in Laufrichtung der Bahn als auch quer dazu ist.
Die Erfinder haben zudem berücksichtigt, dass nicht nur - wie häufig angenommen - die mittlere Flächenpressung in der Kontaktzone die übergeordnete Bedeutung hat, sondern vielmehr auch der Druckimpuls der durch eine Faseranhäufung in der Bahn bewirkt wird, für das
Dichteprofil in der Walze verantwortlich ist. Hier ist in erster Linie von Faserstoffbahnen, insbesondere Papierbahnen, mit einer Dicke ab 100 pm die Rede.
Es wird gemäß der Erfindung deshalb eine elastische Schicht auf den glatten Mantel aufgebracht. Überraschenderweise ist der Druckimpuls an einer Faserverdichtungsstelle der Bahn geringer als bei einem Mantel mit einer faserverstärktem Kunststoffschicht. Ebenso verhält sich das
Spannungsprofil deutlich besser als bei einem reinen dünnen
Metallmantel.
Berechnungen zu verschiedenen Satinagemethoden bei einer mittleren Druckspannung von 30 MPa haben beweisen können, warum es bei der Satinage einer 100 m dicken Faserstoffbahn mit nichtlinearem
Kompressionsverhalten mit dem Mantel der erfindungsgemäßen Walze zu den besten Ergebnissen kam. Dabei wurde die Faserstoffanhäufung in der Bahn simuliert mit einer 0,9 mm langen Stelle, in dem die Steifigkeit in vier Stufen auf den doppelten Wert des ungestörten Bereichs gesteigert wurde. Der Metallmantel (0,6 mm) ohne elastische Beschichtung zeigte einen lokalen Druckanstieg von 17,8 MPa. Beim weichen Walzennip stellt sich ein Druckanstieg von 18,2 MPa ein. Der größte Druckanstieg ergibt sich zum Vergleich bei einem Nip mit zwei harten Walzen mit 22,3 MPa. Bei dem erfindungsgemäßen Mantel mit Kunststoffbeschichtung (1 mm) beträgt der lokale Druckanstieg 16,0 MPa. Der Mantel mit einer dünnen Kunststoffschicht überzeugt damit als die papierschonendste
Konstellation. Eine solche, relativ dünne elastische Schicht ist auch deutlich glatter schleifbar als die Oberfläche einer elastischen Walze oder eines reinen faserverstärkten Polyurethanmantels, insbesondere weil sie auf einer glatten Metallschicht aufgebracht ist. Es hat sich als vorteilhaft
herausgestellt, wenn die elastische Beschichtung eine mit der
Faserstoffbahn in Kontakt kommende Oberflächenglätte von Ra < 0,2 pm aufweist. Das reicht in der Regel vollständig aus, um auch die Bahnseite, die an der erfindungsgemäßen Walze anliegt, gut zu glätten. Auch hier sind gegenüber gleich glatten Oberflächen bei Walzenbelägen deutlich bessere Bahnoberflächen erzeugt worden. Dieses Phänomen ist noch nicht abschließend geklärt.
Jedenfalls ist es vorteilhaft, wenn die elastische Schicht zwischen 0,05 und 2 mm dick ist. In diesem Bereich liegt das Optimum, um einerseits eine ausreichende Elastizität für eine möglichst gleichmäßige Verdichtung und andererseits noch eine genügende Oberflächenglätte erzeugen zu können. Es hat sich gezeigt, dass eine Zusammensetzung aus einem 0,5 bis 2 mm dicken Mantel und einer 0,05 bis 2 mm dicken elastischen Schicht problemlos in der Lage ist, die ständigen Wechsel von konkaver zu konvexer Krümmung mitzumachen, ohne Schaden zu nehmen. Dickere Mäntel oder solche aus anderem Material sind hier deutlich anfälliger. Zudem hat diese geringe Dicke der elastischen Schicht Einfluss auf einen potenziellen Wärmestrom sowohl von der Faserstoffbahn in die Walze hinein, als auch umgekehrt.
In diesem Zusammenhang ist bevorzugt, dass die Walze temperierbar, insbesondere induktiv beheizbar ist. Eine externe und bekannte am Umfang der Walze angebrachte Induktionsheizung hat die Möglichkeit den Mantel durch die elastische Beschichtung hindurch zu beheizen. Mit bekannten Induktionsheizungen ist sogar eine Profilierung über die Bahnbreite möglich. In dem gleichen Zusammenhang ist es auch sinnvoll, wenn die elastische Beschichtung mit wärmeleitenden Füllstoffen versehen ist. Hier sei insbesondere an metallische Partikel gedacht. Normalerweise wirkt ein passender Kunststoff als elastische Schicht wie eine Wärmeisolator. Mit den Füllstoffen kann die Wärme rasch übertragen werden und das Material ist deutlich weniger Spannungen ausgesetzt.
Mit Vorteil hat die elastische Schicht einen Elastizitätsmodul von 500 bis 6000 N/mm2. Eine in diesem Elastizitätsbereich liegende elastische Beschichtung auf dem Walzenmantel hat die ideale Beschaffenheit für eine gleichmäßige Dichteerzeugung der Bahn. Ein solches Material ist weit verbreitet und günstig zu beschaffen. Es stehen mehrere
Beschichtungsstoffe zur Auswahl, insbesondere Epoxydharz, aber weiter auch Thermoplaste, andere Duroplaste, PEEK, Polyurethan oder Polyamid.
Vorzugsweise weist die elastische Schicht in axialer Richtung eine Länge auf, die im Wesentlichen der zu behandelnden Faserstoffbahnbreite entspricht. Ein potenziell schädigender Kontakt für die elastische Schicht mit einer heißen Gegenwalze wird auf diese Weise vermieden.
Um den Walzenmantel möglichst glatt und homogen zu machen, werden mit Vorteil zwei Ausgestaltungen vorgenommen. Erstens ist der Mantel aus einem elektrochemisch abscheidbaren
Material, insbesondere Nickel gebildet. Bei einem solchen Mantel kann auf eine Schweißnaht verzichtet werden, wie sie bei einem Stahlmantel notwendig ist. Bei einem Stahlmantel muss diese Schweißnaht zuerst überschliffen werden, bevor man die dünne elastische Schicht aufbringt.
Und zweitens ist die elastische Schicht eine durch Aufspritzen erzeugte Schicht. Auf diesem Weg kann eine besonders dünne und dennoch sehr homogene Schicht erzeugt werden.
Mit Vorteil weist der Anpressschuh Stege zwischen den hydrostatischen Taschen auf, die unter einem Winkel zwischen 1 ° und 45° zur
Umfangsrichtung verlaufen. Auf diese Weise werden durch erhöhte Reibung zwischen den Stegen und dem Mantel erzeugte
Umfangstemperaturstreifen weitgehend vermieden.
Vorzugsweise weist der Anpressschuh in Umfangsrichtung wenigstens zwei hintereinander liegende hydrostatische Taschenreihen auf. Die Taschen jeder Reihe erstrecken sich in axialer Richtung. Sie sollen dabei in axialer Richtung gegeneinander versetzt sein. Damit wird ein Ausgleich zu der an einem Steg zwischen zwei Taschen auftretenden
Wärmeentwicklung in einer Reihe geschaffen, indem der entsprechende Umfangsbereich an der zweiten Taschenreihe durch die hydrostatische Flüssigkeit wieder gekühlt werden kann. Unter Umständen ist es auch möglich, die mittlere Andruckkraft des Stützelementes in einem
Auflaufbereich und einem Ablaufbereich des Mantels unterschiedlich zu gestalten. Besonders bevorzugt ist in Umlaufrichtung des Mantels zumindest vor dem Anpressschuh, vorzugsweise aber auch danach, eine
Mantelleiteinrichtung vorgesehen. Der Mantel wird über diese Einrichtung so verformt, dass er nahezu tangential auf den Anpressschuhrand auf- bzw. davon abläuft. Damit wird eine Knickung des Mantels am
Anpressschuhrand vermieden, der in der Regel eine konkave Krümmung aufweist. Als Mantelleiteinrichtung kann hier beispielsweise ein mit großem Radius konvex gekrümmter zusätzlicher Anpressschuh verwendet werden.
Desweiteren wird ein Kalander zur Behandlung einer Faserstoffbahn mit wenigstens einer beheizbaren Gegenwalze und wenigstens einer Walze, die miteinander einen Behandlungsnip bilden, beansprucht. Der Kalander ist dadurch gekennzeichnet, dass die Walze gemäß der
erfindungsgemäßen Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 10
ausgebildet ist. Die Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung zu der Walze.
Mit Vorteil ist bei dem Kalander in unmittelbarer Nähe zur Walze eine Induktionsheizung vorgesehen. Ohne viel zusätzlichen Raum
einzunehmen, kann die Walze so auf bis zu 120°C beheizt werden, was in etwa der Beanspruchbarkeit moderner elastischer Beschichtungen entspricht. Vorzugsweise ist der Behandlungsnip mit einer mittleren Druckspannung > 15 N/mm2 betreibbar. Hierdurch wird das Glättergebnis der zu
behandelnden Bahn verbessert. Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigt Figur 1 eine schematische, teilweise geschnittene dreidimensionale Darstellung einer erfindungsgemäßen Walze
Figur 2 eine weitere schematische, teilweise geschnittene
dreidimensionale Darstellung einer erfindungsgemäßen Walze mit angedeuteter Gegenwalze
Figur 3 einen Ausschnitt aus dem Querschnitt durch den
Anpressschuh der erfindungsgemäßen Walze
In der Figur 1 wird eine Walze 1 offenbart, die in einen Kalander 21 eingebaut werden kann. Die Walze besitzt eine an ihren Enden in Zapfen 23 nicht drehbar lagerbare Achse 3. Diese Achse 3 durchsetzt einen Mantel 4. Der Mantel 4 ist an seinen Enden in nicht dargestellter, dem Fachmann aber bekannter Weise an jeweils einer Stirnwand 24
schmiermitteldicht befestigt. Er besteht aus Metall mit einer Dicke von 0,5 bis 2 mm. Bevorzugt wird hier ein elektrochemisch abscheidbares Metall verwendet, insbesondere Nickel. Zwischen dem Innenumfang des Mantels und der Achse ist ein ein wenig krümmbarer Anpressschuh 6 vorgesehen, der sich auf der Achse 3 abstützend gegen den Mantel belastbar ist. Zwischen dem Mantel 4 und dem Anpressschuh 6 wird ein Druckpolster durch ein Druckfluid erzeugt, das dazu unter Druck in hydrostatische Drucktaschen 10 gefördert wird. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei axial zueinander versetzte
Drucktaschenreihen 9a, 9b vorgesehen. Zudem verlaufen die Stege 25 zwischen den Drucktaschen 10 unter einem Winkel von etwa 30° zur Umfangsrichtung der Walze 1 . Durch diese beiden Maßnahmen wird bewirkt, dass eine Überhitzung des Mantels durch die erhöhte Reibung an den Stegen 25 vermieden wird.
Auf dem Mantel 4 ist eine dünne elastische Schicht 5 aufgebracht. Sie besitzt eine Dicke von 0,05 bis 2 mm und ist aufgespritzt. Das Material der elastischen Schicht 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel Epoxidharz, das mit wärmeleitenden Füllstoffen versehen ist. Der gemittelte E-Modul der elastischen Schicht liegt zwischen 500 und 6000 N/mm2. Es können aber durchaus auch andere Materialien verwendet werden, die eine dünne elastische Schicht 5 ausbilden können.
Durch die ausschnittsweise angezeigte Gegenwalze 2 in Fig. 2 wird verdeutlicht, wie der Mantel 4 der Walze 1 mit der elastischen Schicht 5 außen eine Kontaktzone mit dem Außenumfang einer beheizbaren
Gegenwalze 2 bildet. Dabei ist wie in Fig.1 die Walze 1 gegenüber realistischen Größenverhältnissen stark verkürzt und von der Gegenwalze 2 nur das Ende dargestellt.
Beispielhaft ist an der Walze 1 sowohl in Fig. 1 als auch in Fig. 2 ein Abschnitt einer Induktionsheizung 26 dargestellt. Der Mantel 4 kann dabei durch die elastische Schicht 5 hindurch beheizt werden. Hierbei sollte man sich selbstverständlich auf eine Temperatur beschränken, die der elastischen Schicht 5 keinen Schaden zufügt. Die Gegenwalze 2 kann dagegen mit allen möglichen bekannten
Heiztechniken (Thermalöl oder Wasserdampf im Inneren, Induktion von außen, etc.) beheizt werden. Dabei ist vorgesehen, dass die Länge der elastischen Schicht, die Breite einer Faserstoffbahn 28 nicht übersteigt, die zwischen beiden Walzen 1 und 2 im Betrieb mit Druck und Temperatur beaufschlagt und auf diesem Weg geglättet wird. Die
Kontaktzone 7 sowie der Behandlungsnip 17 ist durch die konkave Krümmung des Anpressschuhs 6 in Umfangsrichtung der Walze 1 mindestens 40 mm lang.
Verdeutlicht wird das in Fig. 3. Ein Anpressschuh 6 mit konkav
gekrümmter Kontaktzone 7 übt eine Kraft auf den Mantel 4 in Richtung Gegenwalze 2 aus. Dazu wird zumindest in einem Zylinder 8 ein Druck auf einen Kolben 12 aufgebaut. Über eine Versorgungsleitung 1 1 wird der Zylinder 8 dabei mit Druckmittel, das auch gleichzeitig Schmiermittel ist, versorgt. Durch eine Kapillare 27 wird ein Teil des Schmiermittels in eine hydrostatische Drucktasche 10 gefördert, die in der Kontaktzone des Anpressschuhs eingelassen ist. Wie bereits beschrieben, könnten hier auch mehrere Drucktaschen 10 in axialer Richtung und Umfangsrichtung im Anpressschuh vorgesehen sein, beispielsweise in Drucktaschenreihen 9a, 9b. Der Anpressschuh 6 kann durchaus mit mehreren Kolben 12 verbunden sein. Das Schmiermittel erzeugt beim Übertritt aus der
Drucktasche 10 auf die gesamte Kontaktzone 7 ein Gleitpolster zum Mantel 5. Ein Materialverschleiß sowohl von der Kontaktzone 7 als auch vom Mantel 5 wird so weitgehend vermieden.
Vor dem Anpressschuh 6 ist eine Mantelleiteinrichtung 13 in der Walze 1 angeordnet. Hierbei ist die Umlaufrichtung 22 des Mantels 4 zu beachten. Auch diese Mantelleiteinrichtung 13 wird wie der Anpressschuh 6 über ein Stützelement 15, das beispielsweise aus einer Kolben-Zylinder-Einheit gebildet ist, radial gegen den Mantel gedrückt. Genauso kann auch hier eine hydrostatische Schmierung 20 vorgesehen sein. Eine zweite, ggf. baugleiche Mantelleiteinrichtung 14 kann hinter dem Anpressschuh 6 angeordnet sein. Durch den Einsatz der Mantelleiteinrichtung 13 wird bewirkt, dass der Mantel tangential an die konkave Kontaktzone herangeführt wird, so dass er nicht über die Kante des Einlaufsbereichs 16„kippen" muss, und an der Gegenwalze 2 anliegt. Der Spannungsverlauf bleibt nach seinem Anstieg nahezu gerade. Durch die elastische Schicht 5 wird bei inhomogenen Faseranhäufungen der Faserstoffbahnen deutlich weniger Druckspannung auf die Bahn ausgeübt als bei herkömmlichen
Kalanderarten. Die Faserstoffbahn wird also deutlich weniger
beansprucht, obwohl das Druckniveau über 15 N/mm2 liegen kann.
Die Anlagekraft ist dann optimal eingestellt, wenn der Mantel 5 tangential an die konkave Kontaktzone 7 des Anpressschuhs 6 herangeführt wird und zusätzlich die konvexen und konkaven Krümmungsradien 18 des Mantels 5 im Betrieb absolut betrachtet nicht kleiner als 50% des
Krümmungsradius 19 sind, den der Mantel im unbelasteten Zustand hat. Der Krümmungsradius 19 der unbelasteten Walze ist im Wesentlichen auf dem gesamten Umfang gleich und definiert einen Kreis. Der
Krümmungsradius 18 ist, bedingt durch den Andruck des Anpressschuhs und der Mantelleiteinrichtungen überall auf dem Umfang des Mantels unterschiedlich. Beispielhaft ist bei einer Walze 1 mit einem unverformten Radius 19 von 755 mm der kleinste Krümmungsradius 18, nämlich zwischen der Mantelleiteinrichtung 13 und dem Anpressschuh 6, 435 mm. Besonders wenig beansprucht ist der Mantel 5, wenn eine
Maximalverformung des Mantels 5 radial nach außen einer
Maximalverformung radial nach innen entspricht. Bei einigen
Walzenkonstruktionen ist es sinnvoll, mehrere Stützelemente 15 auf die Mantelleiteinnchtung 13 wirken zu lassen. Durch eine Einzelansteuerung dieser Stützelemente 15 können Spannungskorrekturen, die
insbesondere am Anpressschuhrand notwendig werden können, eingeleitet werden.
Bei der Verwendung der Walze in einem Kalander 21 , wo sie eine besonders hohe Satinagequalität erzielen kann, sollte die
Oberflächenrauigkeit der elastischen Schicht 5 der Walze 1 unter einem Ra-Wert von 0,2 pm liegen. Der dargestellte Kalander 21 kann mit einer mittleren Druckspannung im Behandlungsnip 17 betrieben werden, die > 15 N/mm2 ist.
Bezugszeichenliste
1 Walze
2 Gegenwalze
3 Achse
4 Mantel
5 Elastische Beschichtung
6 Anpressschuh
7 Kontaktzone
8 Zylinder
9a, 9b Drucktaschenreihen
10 Hydrostatische Drucktasche
Versorgungsleitung
12 Kolben
13 Mantelleiteinrichtung
14 zweite Mantelleiteinrichtung
15 Stützelement
16 Einlaufbereich
17 Behandlungsnip
18 Krümmungsradius
19 Krümmungsradius im unbelasteten Zustand
20 hydrostatische Schmierung der Mantelleiteinrichtung
21 Kalander
22 Umlaufrichtung
23 Zapfen
24 Stirnwand
25 Steg zwischen den Drucktaschen
26 Induktionsheizung
27 Kapillare 28 Faserstoffbahn

Claims

Patentansprüche
1 . Walze zur Behandlung einer laufenden Faserstoffbahn (28) mit einem umlaufenden Mantel (4), der mittels wenigstens eines innen liegenden Anpressschuhs (6), der sich auf einer stationären, den Mantel (4) durchsetzenden Achse (3) abstützt und gegen den Innenumfang des Mantels (4) eine Kraft ausüben kann, beaufschlagbar ist, wobei der
Mantel (4) mit dem Anpressschuh (6) eine in Umlaufrichtung (22) mindestens 40 mm lange Kontaktzone (7) bildet und an seinen Enden an jeweils einer Stirnwand (24) der Walze befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (4) im Wesentlichen aus einem 0,5 bis 2 mm dünnen Metall gebildet ist und auf dem Mantel (4) zur
Faserstoffbahn hin eine elastische Beschichtung (5) aufgebracht ist.
Walze gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Beschichtung (5) eine mit der Faserstoffbahn (28) in Kontakt kommende Oberflächenglätte von Ra < 0,2 pm aufweist.
Walze gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die elastische Schicht (5) zwischen 0,05 und 2 mm dick ist.
Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (1 ) temperierbar, insbesondere induktiv beheizbar ist.
5. Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Beschichtung (5) mit wärmeleitenden Füllstoffen versehen ist. Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Schicht (5) einen Elastizitätsmodul von 500 bis 6000 N/mm2 hat. 7. Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Schicht (5) in axialer Richtung der Walze (1 ) eine Länge aufweist, die im Wesentlichen der zu behandelnden
Faserstoffbahnbreite entspricht. 8. Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpressschuh (6) Stege (25) zwischen hydrostatischen Taschen (10) aufweist, die unter einem Winkel zwischen 1 und 45° zur Umfangsrichtung der Walze (1 ) verlaufen. 9. Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpressschuh (6) in Umfangsrichtung der Walze (1 ) wenigstens zwei hintereinander liegende hydrostatische Taschen (10) aufweist.
0. Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Umlaufrichtung des Mantels zumindest vor dem Anpressschuh (6), vorzugsweise aber auch danach, eine Mantelleiteinrichtung (13, 14) vorgesehen ist.
1 . Kalander zur Behandlung einer Faserstoffbahn (28) mit wenigstens einer beheizbaren Gegenwalze (2) und wenigstens einer Walze (1 ), die miteinander einen Behandlungsnip (17) bilden, dadurch
gekennzeichnet, dass die Walze (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
12. Kalander gemäß Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in unmittelbarer Nähe zur Walze (1 ) eine Induktionsheizung (26) vorgesehen ist.
13. Kalander gemäß Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungsnip (17) mit einer mittleren Druckspannung > 15 N/mm2 betreibbar ist.
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