CH666332A5 - Walze. - Google Patents
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Description
BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Walze mit einem hohlzylindrischen Walzenkörper und eine Rotationsmaschine zur Herstellung von Folien und Filmen mit den Walzen. Mit hohen Drehzahlen beaufschlagte Walzen sind grossen Fliehkräften ausgesetzt, deren Grösse u.a. der Walzenmasse proportional ist. Die an schnell drehenden metallischen Walzen mit vergleichsweise grosser Masse anliegenden Kräfte verformen die zylindrischen Walzen zu tonnenförmigen Körpern, so dass die Spaltbreite zwischen zwei Walzen oder einer Walze und einem feststehenden Gegenkörper über die Länge der Walze nicht konstant ist. Walzprodukte werden entsprechend verformt und ungleichmässig belastet. Andere Nachteile metallischer Walzen grosser Masse sind das hohe Widerstandsmoment und die vergleichsweise grossen, als Folge von Unsymmetrien gebildeten, mit Unwucht bezeichneten Kräfte, die allgemein mit der Dichte des Walzenmaterials wachsen. Ein gewichtiger Vorteil metallischer Walzen ist andererseits die glatte, mehr oder weniger verschleissfeste Oberfläche, eine Bedingung für die Herstellung eines Walzprodukts mit hoher Oberflächengüte. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verformung von hohlzylindrischen Walzen durch Fliehkräfte zu vermindern, die Widerstandsmomente und die Unwucht. kräfte zu senken, ohne die Güte der Mantelfläche zu beeinträchtigen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Walzenkörper aus einem mit Kohlenstoffasern verstärkte Kunststoff besteht und sein Mantel mit einem Metall beschichtet ist. Unter dem Begriff mit Kohlenstoffasern verstärktem Kunststoff werden Harzkörper mit eingelagerten Kohlenstoffasern verstanden. Wegen der grösseren thermischen Beständigkeit und der geringeren Plastizität sind im allgemeinen duroplastische Harze für den Walzenkörper vorzuziehen, z.B. Epoxidharze, Polyesterharze oder Phenolformaldehydharze, obgleich unter bestimmten Bedingungen auch thermoplastische Harze geeignet sind, z.B. Polypropylen, Polyamide oder Polycarbonate. Die verstärkenden Kohlenstoffasern - unter diesem Begriff sind ebenfalls Graphitfasern zu verstehen - sind in Form von Kurzschnittfasern mehr oder weniger statistisch in der Harzmatrix verteilt oder bevorzugt schichtig angeordnet. Schichtige Anordnungen ermöglichen, eine grössere Fasermenge in eine gegebene Harzmatrix einzuarbeiten und die Fasern entsprechend den tatsächlichen Belastungsbedingungen zu orientieren. Beide Massnahmen erhöhen Festigkeit und Steifigkeit des Walzenkörpers. Beispiele sind unidirektionale Wickelkörper und bandförmig laminierte Hohlzylinder. Die Dichte der hohlzylindrischen Walzenkörper aus kohlenstoffverstärktem Kunststoff beträgt etwa 1,5 bis 1,6 g/cm3, gegen etwa 7,8 g/cm3 für Stahl. Festigkeit und Elastizitätsmodul sind u.a. Funktionen der verwendeten Fasersorte, der Fasermenge und -orientierung und der Harzart. Mittlere Werte sind etwa 500 bis 1000 MPa (Zugfestigkeit) und 50 bis 100 GPa (E-Modul) gegen etwa 1100 MPa und 210 GPa für Stahl. Die Masse des holzylindrischen Walzenkörpers nach der Erfindung beträgt entsprechend bei nur geringfügig kleinerem Widerstandsmoment nur ein Fünftel der Masse einer Stahlwalze. Die metallische Oberflächenbeschaffenheit erhält der Walzenkörper durch die Beschichtung mit einem Metall, besonders einer widerstandsfähigen Nickel- oder Chromlegierung. Die Art des Metalls und die Dicke der Metallbeschichtung, die etwa 10 bis 1000 Rm betragen kann, richten sich im einzelnen nach den Verwendungsbedingungen der Walzen. Zum Aufbringen der Metallbeschichtung wird beispielsweise der aus kohlenstoffaserverstärktem Kunststoff bestehende Walzenkörper chemisch gebeizt oder geätzt, auf die aufgerauhte Mantelfläche stromlos eine Kupferschicht abgeschieden und dann eine Metallschicht beliebiger Dicke galvanisch aufgebracht. Die Oberflächenbeschaffenheit der beschichteten Walze ist identisch mit durchgehend metallischen Walzen, deren Masse wie oben beschrieben etwa fünfmal grösser ist. Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen schematisch in perspektivischer Ansicht: Fig. 1 eine hohlzylindrische Walze, bekannter Bauart, und Fig. 2 eine hohlzylindrische, teilweise aufgeschnittene Walze nach der Erfindung. In Fig. list eine Walze 1 mit einem hohlzylindrischen Walzenkörper 2 und einem Lagerzapfen 3 dargestellt, der in beliebiger Weise kraft- oder formschlüssig mit dem Walzenkörper 2 verbunden ist. In Fig. 2 besteht der Walzenkörper 2 aus einem Hohlzylinder aus mit Kohlenstoffasern verstärktem Kunststoff 4, der mit einer Schicht aus einem widerstandsfähigen Metall 5 versehen ist. Die erfindungsgemässen Walzen zeichnen sich durch eine geringe Masse und eine hohe Steifigkeit aus. Sie eignen sich in erster Linie für Rotationsmaschinen zur Herstellung von Folien und Filmen mit hohen Drehzahlen, die insbesondere mit über etwa 1000 U/min laufen.
Claims (8)
- PATENTANSPRÜCHE 1. Walze mit einem hohlzylindrischen Walzenkörper, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenkörper (2) aus einem mit Kohlenstoffasern verstärkten Kunststoff (4) besteht und sein Mantel mit einem Metall (5) beschichtet ist.
- 2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffasern aus Graphit bestehen.
- 3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff aus einem duroplastischen Harz besteht.
- 4. Walze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff aus einem Epoxid-, Polyester- oder einem Phenolformaldehydharz besteht.
- 5. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff aus einem thermoplastischen Harz besteht.
- 6. Walze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff aus Polypropylen, einem Polyamid oder einem Polycarbonat besteht.
- 7. Walze nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenkörper (2) mit einer Nickel- oder Chromlegierung beschichtet ist.
- 8. Rotationsmaschine zur Herstellung von Folien und Filmen mit Walzen nach einem der Ansprüche 1-7.
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