WO2014184064A1 - Walze für eine maschine zur herstellung, weiterverarbeitung und/oder veredlung einer faserstoffbahn - Google Patents
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Classifications
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- D—TEXTILES; PAPER
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- D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
- D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
- D21G1/02—Rolls; Their bearings
Definitions
- the invention relates to a roller, in particular for use in a machine for producing and / or finishing a fibrous web, such as a paper, board or tissue web, and preferably in a calender for smoothing a paper web according to the preamble of claim 1.
- Such rolls usually have a roll core of a metallic or a composite material, which is provided with a roll cover, which usually has at least one bonding layer and a functional layer contacting the fiber web.
- the protection against electrostatic charge can essentially be achieved by avoiding charging, for example by grounding the components and dissipating the charge by using materials that dissipate electrostatically.
- a roll for a paper machine which is designed to be electrically conductive by electrically conductive fillers in the form of fibers and particles are introduced into the material of the roll cover.
- the disadvantage of this known roll is, above all, that the entire roll cover must be designed to be electrically conductive in terms of structure and / or radial extent, which entails a considerable outlay in terms of raw materials and costs.
- the roll cover at least one device for discharging electrical charges is provided, which is in conductive connection with a ground located outside of the roll.
- the at least one device is formed in the form of at least one conductive wire or a grating or fleece provided at least partially with conductive material.
- the conductive wire may be in the form of a copper wire or a fiber at least partially coated with a conductive coating.
- the at least one device can be arranged spirally or formed flat in the form of a grid or a fleece.
- the roll cover can advantageously have at least one adhesion-promoting layer, an intermediate layer and a functional layer contacting the fiber web.
- Other variants with more or fewer layers are possible and conceivable.
- the at least one device can preferably be formed between the adhesion-promoting layer and the intermediate layer and / or between the intermediate layer and the functional layer.
- the at least one device may be conductively connected by a connection to the roll core or to a ground outside the roll.
- connection can run within the functional layer and / or within the intermediate layer and / or emerge from the functional layer and / or from the intermediate layer at the front side.
- An electrical resistance of the roller cover (3) must be below 10 11 ohms to avoid electrostatic charging.
- Fig. 1 is a highly schematic sectional view of an embodiment of an inventively designed roller
- FIG. 2 is a highly schematic perspective view of a roller with an inventively designed electrically conductive measure.
- FIG. 1 shows a roller 1 in a highly schematized partial sectional view a roll core 2, which may preferably be made of metal such as steel or of a composite material with a fiber reinforcement such as glass or carbon fiber and a resin matrix, and a roll cover 3.
- the roll cover 3 has in the illustrated embodiment, a multi-layered structure on the roll core 2, first an adhesion-promoting layer 4, on this an intermediate layer 5 and a functional layer 6, which is designed for contact with a fibrous web, not shown, such as a paper or board web.
- the roll cover 3 further comprises at least one device 7 which is suitable for discharging electrostatic charges from the functional layer 6 via the intermediate layer 5 or also derived directly into the roll core 2. Since the roll core 2 is in a machine chair on earth, so that the charging of the roller 1 can be prevented or a possibly build-up charge can be derived. In the entire volume of the roll cover 3, although electrically insulating regions or layers may be included, which would cause an electrical separation of the reference surface, where the charge build-up takes place, from the grounded roll core 2.
- the electrically insulating regions or layers are always conductively connected to the roller core 2 by the measures described in more detail below, in order to thus ensure the electrostatic discharge without interfering with the structure of the roller cover 3 and in particular without adversely affecting the adhesion to the roller core 2 .
- the known constructions of the roll covers 3 can be maintained.
- the at least one Device 7, which serves to dissipate the charge connected via a conductive connection 8 with the roller core 2.
- connection 8 can be connected directly to the roll core without passing through the intermediate layer 5, for example, by a sanding takes place at one end of the roll cover 3. This is indicated very schematically in FIG. 2.
- the device 7 for discharging charge is formed in the embodiment in the form of a spiral arranged in the roll cover 3 wire-like structure. Due to the spiral arrangement of the at least one device 7, the derivative over the entire reference surface is ensured.
- the device 7 can be arranged both between the functional layer 6 and the intermediate layer 5 as well as in any other positions. There are known a multiplicity of layer sequences in rolls 1, which may also have a functional layer 6 arranged directly on the roll core 2, which is underlaid only by a bonding agent layer 4. Then the device 7 is correspondingly formed on the adhesion promoter layer 4 below the functional layer 6. In any case, the at least one device 7 is in conductive connection with the functional layer 6.
- the functional layer 6 is rendered electrically conductive in a known manner by means of conductive fillers or conductive nonwovens.
- a wire material e.g. Copper, aluminum or silver are used.
- the at least one intermediate layer 5 can be carried out in the usual way and functionality, which avoids problems with insulating intermediate layers.
- the adhesion of the intermediate layer 5 to the roll core 2 is not impaired.
- the electrical resistance of the roller cover 3 must be below 10 11 ohms to avoid electrostatic charge.
- the device 7 may be formed in a plurality of variants.
- an aluminum, silver or copper wire may be embedded in the roll cover 3, but it may also be a plastic thread provided with a suitably conductive coating, e.g. Made of polyester with silver coating, to derive the charge can be selected.
- a single or multiple devices 7 are possible, which may be coupled together or formed individually to ground.
- the electrical conductivity is lowered by alternative reinforcement in the functional layer 6, an intermediate layer 5 electrically connected to the roll core 2 and a known bonding layer 4.
- Epoxy resin filled with inorganic fillers (-44%)
Abstract
Eine Walze (1) für eine Maschine zur Herstellung, Weiterverarbeitung und/oder Veredelung einer Faserstoffbahn wie einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn umfasst einen Walzenkern (2) und einen auf dem Walzenkern (2) ausgebildeten Walzenbezug (3) mit zumindest einer Schicht. In dem Walzenbezug (3) ist zumindest eine Vorrichtung (7) zur Ableitung elektrischer Ladungen vorgesehen, die in leitender Verbindung mit einer außerhalb der Walze (1) befindlichen Erdung steht.
Description
WALZE FÜR EINE MASCHINE ZUR HERSTELLUNG, WEITERVERARBEITUNG UND/ODER VEREDLUNG EINER
FASERSTOFFBAHN
Die Erfindung geht aus von einer Walze insbesondere zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredelung einer Faserbahn wie einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn und vorzugsweise in einem Kalander zum Glätten einer Papierbahn nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 .
Derartige Walzen weisen gewöhnlich einen Walzenkern aus einem metallischen oder einem Composite-Werkstoff auf, welcher mit einem Walzenbezug versehen ist, welcher gewöhnlich zumindest eine Bindeschicht und eine die Faserbahn kontaktierende Funktionsschicht aufweist.
Durch Reibung infolge tribologischen Kontaktes der Faserbahn mit ihren Kontaktpartnern wie beispielsweise Walzen findet eine elektrostatische Aufladung statt. Diese bewirkt eine Potentialdifferenz zwischen Faserbahn bzw. Walzenbezug und deren Umgebung, beispielsweise zu einer geerdeten Maschinenstuhlung. Diese Potentialdifferenz kann zu elektrostatischen Entladungen führen, die eine Gefahr für Mensch und Maschine darstellen.
Der Schutz vor elektrostatischer aufladung ist im Wesentlichen durch Vermeidung der Aufladung zu erzielen, beispielsweise durch Erdung der Komponenten und Ableitung der Ladung durch Verwendung von elektrostatisch ableitenden Materialien. Für Walzenbezüge heißt dies, dass alle verwendeten Materialien ebenfalls elektrostatisch ableitend ausgeführt sein müssen und der Walzengrundkörper geerdet sein muss.
Aus der EP0601012B1 ist eine Walze für eine Papiermaschine bekannt, welche elektrisch leitfähig ausgestaltet ist, indem in das Material des Walzenbezuges elektrisch leitfähige Füllstoffe in Form von Fasern und Partikeln eingebracht sind.
Nachteilig an dieser bekannten Walze ist dabei vor allem, dass der gesamte Walzenbezug in Bezug auf Aufbau und/oder radiale Ausdehnung elektrisch leitfähig ausgebildet sein muss, was einen erheblichen Aufwand in Bezug auf Rohstoffe und Kosten mit sich bringt.
Es ist demzufolge Aufgabe der Erfindung, eine elektrisch leitfähige Walze anzugeben, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, indem eine einfache und kostengünstige Ableitung von elektrischen Ladungen ermöglicht wird. Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 in Kombination mit den Gattungsbildenden Merkmalen gelöst.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass in dem Walzenbezug zumindest eine Vorrichtung zur Ableitung elektrischer Ladungen vorgesehen ist, die in leitender Verbindung mit einer außerhalb der Walze befindlichen Erdung steht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten und Aspekte der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Vorrichtung ausgebildet ist in Form zumindest eines leitfähigen Drahts oder eines zumindest teilweise mit leitfähigem Material versehenen Gitters oder Vlieses.
Gemäß vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung kann der leitfähige Draht in Form eines Kupferdrahtes oder einer mit einer leitfähigen Beschichtung zumindest teilweise überzogenen Faser ausgebildet sein.
Bevorzugt kann die zumindest eine Vorrichtung spiralförmig angeordnet oder in Form eines Gitters oder eines Vlieses flächig ausgebildet sein.
Der Walzenbezug kann vorteilhafterweise zumindest eine Haftvermittlungsschicht, eine Zwischenschicht und eine die Faserbahn kontaktierende Funktionsschicht aufweisen. Weitere Ausführungsvarianten mit mehr oder weniger Schichten sind möglich und denkbar.
Vorzugsweise kann die zumindest eine Vorrichtung zwischen der Haftvermittlungsschicht und der Zwischenschicht und/oder zwischen der Zwischenschicht und der Funktionsschicht ausgebildet sein. Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann die zumindest eine Vorrichtung durch eine Verbindung leitend mit dem Walzenkern oder mit einer Erdung außerhalb der Walze verbunden sein.
Die Verbindung kann dabei innerhalb der Funktionsschicht und/oder innerhalb der Zwischenschicht verlaufen und/oder stirnseitig aus der Funktionsschicht und/oder aus der Zwischenschicht austreten.
Ein elektrischer Widerstand des Walzenbezuges (3) muss unter 1011 Ohm liegen, um elektrostatische Aufladung zu vermeiden.
Die Erfindung wird nachfolgend ohne Einschränkung der Allgemeinheit unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. In den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine stark schematisierte Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgestalteten Walze, und
Fig. 2 eine stark schematisierte perspektivische Ansicht einer Walze mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten elektrisch ableitenden Maßnahme. Figur 1 zeigt in einer stark schematisierten geschnittenen Teilansicht eine Walze 1 mit
eine Walzenkern 2, der vorzugsweise aus Metall wie Stahl oder auch aus einem Verbundwerkstoff mit einer Faserverstärkung wie Glas- oder Kohlefaser und einer Harzmatrix bestehen kann, sowie einem Walzenbezug 3. Der Walzenbezug 3 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen mehrschichtigen Aufbau auf, der auf dem Walzenkern 2 zunächst eine Haftvermittlungsschicht 4, auf dieser eine Zwischenschicht 5 sowie eine Funktionsschicht 6, welche zum Kontakt mit einer nicht weiter dargestellten Faserbahn wie einer Papier- oder Kartonbahn ausgelegt ist.
Um die oben angesprochenen Nachteile der elektrostatischen Aufladung und die damit verbundenen Gefahren für Mensch und Maschine zu reduzieren oder gänzlich zu eliminieren, weist der Walzenbezug 3 weiterhin zumindest eine Vorrichtung 7 auf, die geeignet ist, elektrostatische Ladungen aus der Funktionsschicht 6 über die Zwischenschicht 5 oder auch direkt in den Walzenkern 2 abzuleiten. Da der Walzenkern 2 in einer Maschinenstuhlung auf Erde liegt, kann damit die Aufladung der Walze 1 verhindert werden bzw. eine sich eventuell aufbauende Ladung abgeleitet werden. Im gesamten Volumen des Walzenbezuges 3 können zwar elektrisch isolierende Bereiche oder Schichten enthalten sein, die eine elektrische Trennung der Bezugsoberfläche, wo der Ladungsaufbau stattfindet, vom geerdeten Walzenkern 2 bedingen würden. Erfindungsgemäß sind die elektrisch isolierenden Bereiche oder Schichten jedoch durch die im Folgenden näher beschriebenen Maßnahmen stets leitend mit dem Walzenkern 2 verbunden, um somit die elektrostatische Ableitung zu gewährleisten, ohne in den Aufbau des Walzenbezuges 3 einzugreifen und insbesondere ohne die Haftung am Walzenkern 2 zu beeinträchtigen. Die bekannten Konstruktionen der Walzenbezüge 3 können beibehalten werden. Wie aus Fig. 1 weiter zu entnehmen, ist im Ausführungsbeispiel die zumindest eine
Vorrichtung 7, die der Ableitung der Ladung dient, über eine leitende Verbindung 8 mit dem Walzenkern 2 verbunden.
Alternativ kann die Verbindung 8 auch ohne Durchlaufen der Zwischenschicht 5 direkt an den Walzenkern angebunden sein, indem beispielsweise eine Ausschleifung an einem Ende des Walzenbezuges 3 erfolgt. Dies ist stark schematisiert in Fig. 2 angedeutet.
Betrachtet man die Fig. 1 und 2, so ist ersichtlich, dass die Vorrichtung 7 zur Ableitung von Ladung im Ausführungsbeispiel in Form eines spiralig im Walzenbezug 3 angeordneten drahtartigen Gebildes ausgebildet ist. Durch die spiralige Anordnung der zumindest einen Vorrichtung 7 ist die Ableitung über die gesamte Bezugsfläche gewährleistet. Die Vorrichtung 7 kann dabei sowohl zwischen der Funktionsschicht 6 und der Zwischenschicht 5 als auch in beliebigen anderen Positionen angeordnet sein. Es sind eine Vielzahl von Schichtfolgen bei Walzen 1 bekannt, welche auch eine direkt auf dem Walzenkern 2 angeordnete Funktionsschicht 6 aufweisen kann, welche nur durch eine Haftvermittlerschicht 4 unterlegt ist. Dann ist die Vorrichtung 7 entsprechend an der Haftvermittlerschicht 4 unter der Funktionsschicht 6 ausgebildet. In jedem Fall steht die zumindest eine Vorrichtung 7 in leitender Verbindung mit der Funktionsschicht 6.
Die Funktionsschicht 6 wird in bekannter Weise mittels leitfähiger Füllstoffe oder leitfähiger Vliese elektrisch leitfähig gemacht. Als Drahtmaterial kann z.B. Kupfer, Aluminium oder Silber verwendet werden.
Die zumindest eine Zwischenschicht 5 kann in gewohnter Weise und Funktionalität ausgeführt werden, was Probleme mit isolierenden Zwischenschichten vermeidet. Die Haftung der Zwischenschicht 5 am Walzenkern 2 wird nicht beeinträchtigt.
Der elektrische Widerstand des Walzenbezuges 3 muss unter 1011 Ohm liegen, um elektrostatische Aufladung zu vermeiden.
Die Vorrichtung 7 kann in einer Vielzahl von Varianten ausgebildet sein. So kann beispielsweise ein Aluminium-, Silber- oder Kupferdraht in den Walzenbezug 3 eingebettet sein, es kann jedoch auch ein mit einer entsprechend leitend ausgebildeten Beschichtung versehener Kunststofffaden, z.B. aus Polyester mit Silberbeschichtung, zur Ableitung der Ladung gewählt werden. Ebenso sind eine einzelne oder mehrere Vorrichtungen 7 möglich, die miteinander gekoppelt oder einzeln auf Masse liegend ausgebildet sein können. Weiter ist es möglich, ein Gitter oder Vlies mit einer leitfähigen Komponente zu verwenden, die in Form zumindest eines in dem Gitter oder Vlies angeordneten Drahtes oder durch Zugabe von zumindest teilweise leitfähigem Material wie beispielsweise metallummantelten Fasern ausgebildet ist.
Ausführungsbeispiel :
Mögliche Konstruktion für einen elektrisch ableitenden Kalanderwalzenbezug:
hierbei wird die elektrische Leitfähigkeit durch alternative Festigkeitsträger in der Funktionsschicht 6, eine mit dem Walzenkern 2 elektrisch verbundene Zwischenschicht 5 und einer bekannten Haftvermittlerschicht 4 gesenkt.
- Haftvermittlerschicht 4 in bekannter Ausführung
- Zwischenschicht 5 in bekannter Ausführung
- ein oder mehrere Kupferdrähte spiralförmig in Umfangsrichtung gewickelt
- Funktionsschicht 6:
Epoxy-Harz gefüllt mit anorganischen Füllstoffen (-44%)
Aramid-Vlies mit 97% Spunlaced para Aramid, 3% Silberfaden, ca. 60 g / m2 flach
Claims
1 . Walze (1 ) für eine Maschine zur Herstellung, Weiterverarbeitung und/oder Veredelung einer Faserstoffbahn wie einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, umfassend einen Walzenkern (2) und einen auf dem Walzenkern (2) ausgebildeten Walzenbezug (3) mit zumindest einer Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Walzenbezug (3) zumindest eine Vorrichtung (7) zur Ableitung elektrischer Ladungen vorgesehen ist, die in leitender Verbindung mit einer außerhalb der Walze (1 ) befindlichen Erdung steht.
2. Walze nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Vorrichtung (7) ausgebildet ist in Form zumindest eines leitfähigen Drahts, eines leitfähigen Gitters oder eines zumindest teilweise mit leitfähigem Material versehenen Vlieses.
3. Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der leitfähige Draht in Form eines Aluminium-, Silber- oder Kupferdrahtes oder einer mit einer leitfähigen Beschichtung zumindest teilweise überzogenen Faser ausgebildet ist.
4. Walze nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Vorrichtung (7) spiralförmig angeordnet oder in Form eines Gitters oder eines
Vlieses in flächiger Form ausgebildet ist.
5. Walze nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenbezug (3) zumindest eine Haftvermittlungsschicht (4), eine Zwischenschicht (5) und eine die Faserbahn kontaktierende Funktionsschicht (6) aufweist.
6. Walze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Vorrichtung (7) zwischen der Haftvermittlungsschicht (4) und der Zwischenschicht (5) und/oder zwischen der Zwischenschicht (5) und der Funktionsschicht (6) ausgebildet ist.
7. Walze nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Vorrichtung (7) durch eine Verbindung (8) leitend mit dem Walzenkern (2) oder mit einer Erdung außerhalb der Walze (1 ) verbunden ist.
Walze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung
(8)
innerhalb der Funktionsschicht (6) und/oder innerhalb der Zwischenschicht (6) verläuft und/oder stirnseitig aus der Funktionsschicht (6) und/oder aus der Zwischenschicht (6) austritt.
9. Walze nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Widerstand des Walzenbezuges (3) muss unter 1011 Ohm liegt.
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