DE102018120559A1 - Method for processing a roll cover - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines Pressmantels, wobei der Pressmantel wenigstens eine Polymerschicht umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche der wenigstens einen Polymerschicht mittels Teilchenstrahlung oder Wellenstrahlung lokal bestrahlt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Walze und die Verwendung eines Walzenbezugs in einer solchen.The invention relates to a method for processing a press jacket, wherein the press cover comprises at least one polymer layer, characterized in that the jacket surface of the at least one polymer layer is locally irradiated by means of particle radiation or wave radiation. Furthermore, the invention relates to a roller and the use of a roll cover in such.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Bearbeitung eines Walzenbezugs insbesondere für eine Walze zur Behandlung einer Papier-, Karton- oder einer anderen Faserstoffbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer solchen. Ferner betrifft die Erfindung einen nach dem Verfahren hergestellten Walzenbezug sowie eine Walze umfassend einen solchen und die Verwendung einer derartigen Walze.The invention relates to a method for processing a roll cover, in particular for a roll for treating a paper, cardboard or other fibrous web in a machine for producing and / or treating such. Furthermore, the invention relates to a roller cover produced by the method and a roller comprising such and the use of such a roller.
Walzen sind seit langem Bestandteil moderner Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung von Faserstoffbahnen, wie Papiermaschinen. Sie umfassen im Wesentlichen einen Walzenkern, auf dem ein Walzenbezug angeordnet ist. Walzenkern und Walzenbezug sind stoffschlüssig miteinander ausgeführt, sodass letzterer nur unter Zerstörung vom Walzenkern abziehbar ist.Rollers have long been part of modern machines for the production and / or treatment of fibrous webs, such as paper machines. They essentially comprise a roll core on which a roll cover is arranged. Roll core and roll cover are made cohesively with each other, so that the latter can only be removed by destroying the roll core.
Besonders bei der Papierherstellung werden bei einer Vielzahl von Verfahrensschritten Walzen eingesetzt, wie beispielsweise bei der Blattbildung in der Siebpartie der Papiermaschine, bei der Entwässerung der Papierbahn in der Presspartie der Papiermaschine und bei dem Streichen, Trocknen sowie Glätten in der Endpartie der Papiermaschine. Eine Vielzahl der bei der Papierherstellung eingesetzten Walzen wird bei deren Betrieb jeweils gegen eine Gegenwalze gepresst, wobei in dem zwischen der Walze und der Gegenwalze ausgebildeten Walzenspalt (Pressnip) die Papierbahn durchgeführt wird. In einer Filmpresse beispielsweise, welche zur Oberflächenbehandlung von Papierbahnen eingesetzt wird, wird auf schnell rotierende Auftragswalzen, zum Beispiel mittels Rollrakeln jeweils ein Film aus beispielsweise Leim oder Streichfarbe erzeugt, welcher in dem Walzenspalt auf die durch den Walzenspalt geführte Papierbahn übertragen wird.Especially in papermaking, rolls are used in a variety of process steps, such as sheet formation in the wire section of the paper machine, dewatering of the paper web in the press section of the paper machine, and painting, drying and smoothing in the end section of the paper machine. A large number of the rolls used in papermaking are pressed in each case against a counter-roll during their operation, wherein in the formed between the roll and the backing roll nip (press nip), the paper web is performed. In a film press, for example, which is used for the surface treatment of paper webs, a film of, for example, glue or coating color is produced on rapidly rotating application rollers, for example by means of roller blades, which is transferred in the nip to the guided through the nip paper web.
Derartige Walzen sind bei ihrer Verwendung enormen Belastungen ausgesetzt und müssen daher eine Vielzahl von sowohl mechanischen als auch dynamischen Eigenschaften erfüllen. Daher werden an den Walzenbezug enorme Anforderungen in Bezug auf seine Stabilität gestellt, nämlich hinsichtlich Oberflächenhärte, Beständigkeit gegen Druck, Temperatur und Hydrolyse. Entsprechend sind aus dem Stand der Technik viele Maßnahmen bekannt, die die Stabilität des Walzenbezugs erhöhen sollen.Such rollers are subjected to enormous loads during their use and therefore have to meet a variety of both mechanical and dynamic properties. Therefore, the roll cover is subject to enormous demands in terms of its stability, namely surface hardness, resistance to pressure, temperature and hydrolysis. Accordingly, many measures are known from the prior art, which should increase the stability of the roll cover.
Der Walzenbezug muss somit ausreichend flexibel und zugleich steif sein, damit er sich z.B. im Nip unter der Presslast nicht zu stark verformt oder komprimiert. Ferner muss er ausreichend verschleißfest sein. Walzenbezüge bestehen deshalb aus einer ein- oder mehrlagigen Polymerschicht. Letztere kann Polyurethan, Kautschuk oder ein faserverstärktes Harz, wie Epoxidharz umfassen.The roll cover must therefore be sufficiently flexible and stiff at the same time so that it can be stretched e.g. not too deformed or compressed in the nip under the pressing load. Furthermore, it must be sufficiently resistant to wear. Roll covers therefore consist of a single or multilayer polymer layer. The latter may comprise polyurethane, rubber or a fiber reinforced resin, such as epoxy resin.
Die vorliegende Erfindung betrifft derartige eingangs genannte, gattungsgemäße Gegenstände.The present invention relates to such initially mentioned, generic objects.
Obwohl aus dem Stand der Technik bekannte Walzenbezüge eine ausreichende Flexibilität und gleichzeitig ausreichende Steifigkeit aufweisen, sind deren mechanische Eigenschaften verbesserungsbedürftig.Although known from the prior art roller covers have sufficient flexibility and at the same time sufficient rigidity, their mechanical properties are in need of improvement.
Es ist entsprechend Aufgabe der Erfindung einen Walzenbezug anzugeben, welcher die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.It is accordingly an object of the invention to provide a roll cover which avoids the disadvantages of the prior art.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Besonders bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.The object is solved by the features of the independent claims. Particularly preferred and advantageous embodiments of the invention are given in the subclaims.
Unter einer Faserstoffbahn im Sinne der Erfindung ist ein Gelege bzw. Gewirre von Fasern, wie Holzfasern, Kunststofffasern, Glasfasern, Kohlenstofffasern, Zusatzstoffen, Additiven oder dergleichen zu verstehen. So kann die Faserstoffbahn beispielsweise als Papier-, Karton- oder Tissuebahn ausgebildet sein. Sie kann im Wesentlichen Holzfasern umfassen, wobei geringe Mengen anderer Fasern oder auch Zusatzstoffe und Additive vorhanden sein können. Dies bleibt je nach Einsatzfall dem Fachmann überlassen.For the purposes of the invention, a fibrous web is to be understood as a scrim of fibers, such as wood fibers, synthetic fibers, glass fibers, carbon fibers, additives, additives or the like. Thus, the fibrous web may be formed, for example, as a paper, cardboard or tissue web. It may essentially comprise wood fibers, with small amounts of other fibers or additives and additives may be present. Depending on the application, this is left to the skilled person.
Unter einem Walzenbezug im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein wenigstens eine Polymerschicht aufweisender Bezug verstanden, der wenigstens mittelbar mit der Faserstoffbahn in Kontakt kommt. Der Ausdruck „wenigstens mittelbar“ umfasst die beiden Alternativen mittelbar und unmittelbar. Wenn davon die Rede ist, dass der Walzenbezug bzw. dessen wenigstens eine Polymerschicht mittelbar mit der Faserstoffbahn in Kontakt tritt, dann wird darunter verstanden, dass letztgenannte indirekt die Faserstoffbahn berührt. Indirekt bedeutet, dass weitere Mittel, wie eine Bespannung, auf der die Faserstoffbahn transportiert wird, vorgesehen sind. In einem solchen Fall stützt sich also die Faserstoffbahn über die Bespannung indirekt auf dem Walzenbezug ab. Das weitere Mittel könnte in einem anderen Fall auch ein Auftragsmedium sein, das über die Mantelfläche des Walzenbezugs auf die Faserstoffbahn aufgebracht wird. Walzenbezüge, die mittelbar mit der Faserstoffbahn in Kontakt treten, können bei Formier-, Leit-, Antriebs-, Saug- oder Auftragswalzen in der Sieb-, Entwässerungs-, oder Streichpartie einer eingangs genannten Maschine Verwendung finden. Ist hingegen davon die Rede, dass der Walzenbezug bzw. dessen wenigstens eine Polymerschicht unmittelbar in Kontakt mit der Faserstoffbahn in Kontakt kommt, wird darunter verstanden, dass beide einander direkt berühren. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die den Walzenbezug tragende Walze als Walze in einer Press- oder Endpartie der Maschine ausgeführt ist.In the context of the present invention, a roll cover is understood to mean a cover which has at least one polymer layer and which at least indirectly comes into contact with the fibrous web. The term "at least indirect" includes the two alternatives directly and indirectly. If it is mentioned that the roll cover or its at least one polymer layer indirectly comes into contact with the fibrous web, then it is understood that the latter indirectly touches the fibrous web. Indirect means that further means, such as a fabric on which the fibrous web is transported, are provided. In such a case, therefore, the fibrous web is supported indirectly via the covering on the roll cover. In another case, the further agent could also be an application medium which is applied to the fibrous web via the lateral surface of the roll cover. Roll covers, which indirectly come into contact with the fibrous web, can be used in forming, guiding, driving, suction or application rolls in the screening, dewatering, or coating section of an aforementioned machine use. On the other hand, if it is mentioned that the roll cover or its at least one polymer layer comes into direct contact with the fibrous web, it is understood that both touch each other directly. This is the case in particular when the roll carrying the roll cover is known as Roller is carried out in a press or end of the machine.
Auftragsmedium im Sinne der Erfindung kann ein flüssiges bis pastöses Medium, wie Leim, Stärke, Streichfarbe oder ähnliches sein. Das Auftragsmedium ist derart eingerichtet, dass es - zumindest nach der Beschichtung, also nach Verlassen des Nips oder des Auftragswerks - dauerhaft auf der Faserstoffbahn haften bleibt. Nach einer anschließenden Trocknung bildet das Auftragsmedium eine dauerhafte Schicht oder einen Film auf der Faserstoffbahn. Das Auftragsmedium kann ein Gemisch auf Wasserbasis sein.Coating medium according to the invention may be a liquid to pasty medium, such as glue, starch, coating color or the like. The application medium is set up in such a way that it adheres permanently to the fibrous web, at least after the coating, ie after leaving the nip or the applicator unit. After a subsequent drying, the application medium forms a permanent layer or a film on the fibrous web. The application medium may be a water-based mixture.
Die Oberfläche eines solchen Walzenbezugs, also z.B. die radial äußerste Polymerschicht desselben kann mit Strukturen wie Rillen und/oder Blindbohrungen versehen sein.The surface of such a roll cover, e.g. the radially outermost polymer layer thereof may be provided with structures such as grooves and / or blind holes.
Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung eine Relativangabe wie „radial äußerste Polymerschicht“ oder „radial innerste Polymerschicht“ oder ein sonstiger Bezug auf die Radialrichtung des Walzenbezugs erfolgt, dann ist dies stets aus der Blickrichtung gemeint, in der der fertige Walzenbezug in der Maschine angeordnet und für den bestimmungsgemäßen Einsatz vorgesehen ist.If, according to the present invention, a relative indication such as "radially outermost polymer layer" or "radially innermost polymer layer" or any other reference to the radial direction of the roll cover, then this is always meant from the viewing direction, in which the finished roll cover arranged in the machine and for the intended use is provided.
Der Walzenbezug kann teilweise oder vollständig aus einem Polymer hergestellt sein. Als Polymer kann dabei ein walz-, extrudier- oder gießbares und aushärtbares, bevorzugt elastomeres Polymer eingesetzt werden. Als Polymer kann wie Polyurethan als Gießelastomer eingestellt sein. Neben Polyurethan kann auch Gummi eingesetzt werden. Gummi als Elastomere ist dann Vulkanisate von Natur- oder Synthesekautschuk, wie Styrol-Butadien- oder Nitrilkautschuk erzielbar. Auch kann die wenigstens eine Polymerschicht aus einem Duroplasten, wie einem Epoxidharz als Matrix mit darin als Verstärkung eingebetteten Fasern ausgeführt sein.The roll cover can be partially or completely made of a polymer. The polymer used may be a rollable, extrudable or castable and curable, preferably elastomeric polymer. As the polymer may be adjusted as cast elastomer as polyurethane. In addition to polyurethane, rubber can also be used. Rubber as elastomers is then vulcanizates of natural or synthetic rubber, such as styrene-butadiene or nitrile rubber achievable. Also, the at least one polymer layer may be made of a thermosetting resin such as an epoxy resin as a matrix having fibers embedded therein as reinforcement.
Mit Polymerschicht ist eine Schicht gemeint, die ein solches Polymer umfasst oder vollständig daraus hergestellt ist. Bevorzugt kann die Polymerschicht eine einteilig durch Urformen hergestellte, ausgehärtete Schicht sein. Anders ausgedrückt ist diese monolithisch urgeformt, also durch z.B. Gießen hergestellt. Der Begriff einteilig schließt auch Fälle ein, in denen die eine Schicht wiederum beim Gießen des Polymers aus mehreren Lagen gleichen Materials hergestellt wurde. Dies jedoch nur insoweit wie diese Lagen nach dem Aushärten im Wesentlichen nicht mehr sichtbar sind, sondern sich eine einzige, bevorzugt einheitliche Schicht ergibt. Selbiges gilt entsprechend für den fertigen Walzenbezug. Die Schicht kann aber auch aus einzelnen, unvernetzten Elementen eines Polymers hergestellt sein, wie aus Strängen oder Platten und anschließend, z.B. durch Vulkanisation zur fertigen Polymerschicht ausvernetzt werden.By polymer layer is meant a layer comprising or entirely made of such a polymer. The polymer layer may preferably be a hardened layer produced in one piece by primary shaping. In other words, this is a monolithic urgeformt, so by e.g. Casting made. The term one-piece also includes cases in which the one layer was again made by casting the polymer from multiple layers of the same material. However, this only insofar as these layers are essentially no longer visible after curing, but a single, preferably uniform layer results. The same applies accordingly for the finished roll cover. However, the layer may also be made of individual uncrosslinked elements of a polymer, such as strands or sheets, and subsequently, e.g. be cured by vulcanization to the finished polymer layer.
Bei Vorsehen mehrerer Polymerschichten können diese in Radialrichtung gesehen übereinander angeordnet sein. Bevorzugt sind genau eine, zwei oder drei Polymerschichten als Funktionsschichten vorgesehen. Diese können hinsichtlich ihres Polymers identisch ausgeführt sein.When providing a plurality of polymer layers, these may be arranged one above the other in the radial direction. Preferably, exactly one, two or three polymer layers are provided as functional layers. These can be made identical in terms of their polymer.
Ein fertiger Walzenbezug im Sinne der Erfindung ist ein solcher, dessen wenigstens eine Polymerschicht ausgehärtet und abschließend bearbeitet, also für den eingangs genannten Zweck in der Maschine einsatzbereit ist. Analog ist mit fertiger Polymerschicht eine Schicht gemeint, die ausgehärtet ist. Eine ausgehärtete Polymerschicht ist als eine jene, die bei dessen Herstellung den Vernetzungsprozess durchlaufen hat (bevorzugt ohne eine zusätzliche Nachvernetzung).A finished roll cover according to the invention is one whose at least one polymer layer cured and finished, so it is ready for use for the purpose mentioned in the machine. Analog is meant by finished polymer layer, a layer which has cured. A cured polymer layer is one that has undergone the crosslinking process during its preparation (preferably without additional postcrosslinking).
Als Teilchenstrahlung wird Strahlung verstanden, deren Bestandteile eine von Null verschiedene Masse haben, also z.B. Elektronen. Teilchenstrahlung wird von entsprechenden Quellen wie Elektronenstrahlkanonen bereitgestellt.Particle radiation is understood to mean radiation whose constituents have a mass which is different from zero, that is, e.g. Electrons. Particle radiation is provided by appropriate sources such as electron beam guns.
Wellenstrahlung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist elektromagnetische Strahlung, wie Wärme-, Infrarot-, UV-, oder Lichtstrahlung. Wellenstrahlung wird von entsprechenden Wärme- bzw. Lichtquellen, z.B. einem Laser zur Verfügung gestellt.Wave radiation in the sense of the present invention is electromagnetic radiation, such as thermal, infrared, UV or light radiation. Wave radiation is emitted from respective heat or light sources, e.g. a laser provided.
Unter dem Begriff Strahl wird im Sinne der geometrischen Optik ein Strahlenbündel aus genau oder annähernd parallel zueinander verlaufenden Einzelstrahlen verstanden.In the sense of geometric optics, the term beam is understood to mean a beam of rays of exactly or approximately parallel individual beams.
Ist von Energiedichte die Rede, dann ist im Sinne der vorliegenden Erfindung der Quotient aus der Leistung der Strahlquelle in Watt und dem Flächeninhalt des auf der Begrenzung der Mantelfläche abgebildeten, auftreffenden Strahls (Spot) in cm2 gemeint. Bei der Leistung der Strahlquelle kann es sich um deren Maximalleistung handeln. Ist die Strahlquelle ein Laser, so kann eine Leistung zwischen 100 und 1.000 W und ein Spot zwischen 0,3 und 3 cm2 verwendet werden. Damit können Energiedichten zwischen ungefähr 300 bis 3000 W/cm2 eingestellt werden, die ein lokales Schmelzen, Zersetzen oder Verdampfen des Materials der Polymerschicht bewirken. Für die Behandlung der Mantelfläche mittels Teilchenstrahlung, wie mittels eines Elektronenstrahls, liegen die entsprechenden Energiedichten deutlich unterhalb derer der Laserbehandlung. Sie können einen Bruchteil, wie ein 1/10 oder 1/100 der genannten Energiedichte von Laserstrahlung aufweisen.If the term "energy density" is used, the quotient of the power of the beam source in watts and the surface area of the impinging beam (spot) imaged on the boundary of the lateral surface in cm 2 are meant for the purposes of the present invention. The power of the beam source may be its maximum power. If the beam source is a laser, a power between 100 and 1000 W and a spot between 0.3 and 3 cm 2 can be used. Thus, energy densities between about 300 to 3000 W / cm 2 can be set, which cause a local melting, decomposition or evaporation of the material of the polymer layer. For the treatment of the lateral surface by means of particle radiation, such as by means of an electron beam, the corresponding energy densities are significantly lower than those of the laser treatment. They can have a fraction, such as 1/10 or 1/100 of the stated energy density of laser radiation.
Mit dem Begriff bestimmungsgemäßer Einsatz ist die Verwendung des Walzenbezugs für den dafür vorgesehenen Zweck zu verstehen, also in der Maschine gemeint. Zu diesem Zeitpunkt ist der Walzenbezug fertig. Er ist dann in dieser, z.B. in einer zur Maschine zugehörigen Pressvorrichtung eingebaut. The term intended use is to be understood as meaning the use of the roll cover for the purpose intended for it, ie in the machine. At this point, the roll cover is finished. It is then installed in this, eg in a press device associated with the machine.
Wenn davon die Rede ist, dass die Bestrahlung nach einer Aushärtung der wenigstens einen Polymerschicht oder des gesamten Walzenbezugs bzw. nach einer mechanischen Bearbeitung des Walzenbezugs erfolgt, dann ist der Zeitpunkt der Herstellung des Walzenbezugs gemeint. Die erfindungsgemäße Bestrahlung findet daher bei oder unmittelbar nach der Herstellung und bevorzugt vor der bestimmungsgemäßen Verwendung des Walzenbezugs statt. Man könnte auch sagen, dass die erfindungsgemäße Bestrahlung (bzw. Bearbeitung) des Walzenbezugs noch Teil des Herstellungsverfahrens eines solchen ist.If it is said that the irradiation takes place after curing of the at least one polymer layer or the entire roll cover or after a mechanical processing of the roll cover, then the time of manufacture of the roll cover is meant. The irradiation according to the invention therefore takes place at or immediately after production and preferably before the intended use of the roll cover. It could also be said that the irradiation (or processing) of the roll cover according to the invention is still part of the production process of such.
Der Begriff des thermischen Abtragens bezeichnet ein Fertigungsverfahren, bei dem einzelne Werkstückschichten oder -teile von dem Werkstück auf nicht-mechanischem Weg, also thermisch, abgetrennt werden. Bezogen auf die wenigstens eine Polymerschicht, werden dort Teile dieser durch lokale Überhitzung des Materials der Polymerschicht oberhalb dessen Schmelz-, Zerstörungs- oder Verdampfungstemperatur abgetragen. Ein solches thermisches Abtragen kann z.B. durch Wellenstrahlung, wie Laserstrahlung erfolgen.The term thermal removal refers to a manufacturing process in which individual workpiece layers or parts are separated from the workpiece in a non-mechanical way, ie thermally. Based on the at least one polymer layer, there parts of these are removed by local overheating of the material of the polymer layer above its melting, destruction or evaporation temperature. Such thermal erosion may e.g. by wave radiation, such as laser radiation done.
Es hat sich gezeigt, dass infolge des thermischen Abtrags die Rissneigung eines solchen bestrahlten Walzenbezugs verringert ist. Durch die lokale Erhitzung oberhalb der Polymerschicht oberhalb der Schmelztemperatur des Materials des Polymers ergibt sich ein teilweises Aufschmelzen des Polymers, hier Polyurethans. Besonders wenn Strukturen, wie Rillen oder Bohrungen in die Mantelfläche mittels Laserstrahls eingearbeitet werden, schmilzt das Material an den Begrenzungen der Strukturen auf. Hierdurch sinkt die Rissneigung eines solchen Walzenbezugs im Vergleich zu einer bekannten, spanabhebenden Herstellung solcher Strukturen. Denn eine solche Herstellung geht immer mit Mikrorissen einher. Gemäß der Erfindung können also die mechanischen Eigenschaften eines mit entsprechenden Strukturen versehenen Walzenbezugs erheblich verbessert werden.It has been found that as a result of the thermal removal of the crack tendency of such an irradiated roll cover is reduced. The local heating above the polymer layer above the melting temperature of the material of the polymer results in a partial melting of the polymer, here polyurethane. Especially when structures, such as grooves or holes are incorporated into the lateral surface by means of laser beam, the material melts at the boundaries of the structures. This reduces the tendency of such a roll cover to crack in comparison to a known, cutting-off production of such structures. Because such a production is always accompanied by microcracks. According to the invention, therefore, the mechanical properties of a provided with corresponding structures roll cover can be significantly improved.
Unter Nachvernetzung wird die nachträgliche Vernetzung eines bereits vernetzten Materials, hier der wenigstens einen Polymerschicht verstanden. Vernetzung bezeichnet in der makromolekularen Chemie Reaktionen, bei denen eine Vielzahl einzelner Makromoleküle zu einem dreidimensionalen Netzwerk verknüpft wird. Die Verknüpfung kann entweder direkt beim Aufbau der Makromoleküle oder durch Reaktionen an bereits bestehenden Polymeren erreicht werden. Durch den Prozess der Vernetzung verändern sich die Eigenschaften der vernetzten Stoffe. Allgemein wird eine Erhöhung der Härte, der Zähigkeit, des Schmelzpunktes und eine Absenkung der Löslichkeit des Materials beobachtet. Die Veränderung nimmt mit dem Vernetzungsgrad, dem Anteil der vernetzten Stellen bezogen auf die Gesamtpolymermenge, zu. Eine solche Nachvernetzung kann z.B. durch Teilchenstrahlung erfolgen. Dabei wird die Energiedichte derart gewählt, dass das Material der zu bestrahlenden Polymerschicht nicht oberhalb dessen Schmelz-, Zerstörungs- oder Verdampfungstemperatur erhitzt wird.Subsequent crosslinking is the subsequent crosslinking of an already crosslinked material, here the at least one polymer layer. In macromolecular chemistry, crosslinking refers to reactions in which a large number of individual macromolecules are linked into a three-dimensional network. The linkage can be achieved either directly in the construction of the macromolecules or by reactions on already existing polymers. The process of cross-linking changes the properties of the cross-linked materials. Generally, an increase in hardness, toughness, melting point and a decrease in the solubility of the material is observed. The change increases with the degree of crosslinking, the proportion of crosslinked sites based on the total amount of polymer. Such postcrosslinking may e.g. done by particle radiation. In this case, the energy density is selected such that the material of the polymer layer to be irradiated is not heated above its melting, destructing or evaporating temperature.
Mit dem Begriff „Änderung der mechanischen Eigenschaften der bestrahlten Polymerschicht“ wird die Modifizierung z.B. der Härte oder Duktilität der Polymerschicht verstanden. Dabei erfolgt die Bestrahlung analog wie bei der Nachvernetzung erläutert mit vergleichsweise geringen Energiedichten, sodass das Material der zu bestrahlenden Polymerschicht unterhalb dessen Schmelz-, Zerstörungs- oder Verdampfungstemperatur lokal behandelt wird.By the term "change in the mechanical properties of the irradiated polymer layer" the modification is e.g. the hardness or ductility of the polymer layer understood. In this case, the irradiation is analogous to that described in the post-crosslinking with comparatively low energy densities, so that the material of the polymer layer to be irradiated is locally treated below its melting, destructive or evaporating temperature.
Durch die Behandlung der Polymerschicht mittels Teilchenstrahlung können gezielt die Härte oder Duktilität dieser beeinflusst werden. Damit kann die erfindungsgemäße Aufgabe besonders gut gelöst werden.The treatment of the polymer layer by means of particle radiation can specifically influence the hardness or ductility thereof. Thus, the object of the invention can be solved particularly well.
Wenn von lokaler Bestrahlung die Rede ist, dann ist damit gemeint, dass nur Teile der Mantelfläche der Polymerschicht zu einem Zeitpunkt bestrahlt werden. Das bedeutet, dass zu selben Zeitpunkt die übrigen Teile der Mantelfläche der Polymerschicht nicht bestrahlt werden. Lokal bestrahlte Bereich sind parallel zur Mantelfläche der Polymerschicht verlaufende und damit eine Teilfläche der Gesamtmantelfläche der Polymerschicht begrenzende Gebilde. Die lokal bestrahlten Bereiche sind also örtlich begrenzte, von der Strahlung überstriche Bereiche der Mantelfläche der Polymerschicht. Lokal bestrahlte und nicht-bestrahlte Bereiche grenzen entlang der Mantelfläche unmittelbar aneinander an. Wenn beispielsweise Bohrungen oder Rillen durch thermisches Abtragen hergestellt werden, dann stellen die einzelnen Bohrungen bzw. die Rillen an sich die bestrahlten Bereiche und das diese Strukturen umgebende, verbleibende Material der Polymerschicht entsprechend nicht-bestrahlten Bereich der Polymerschicht dar.When referring to local irradiation, it is meant that only parts of the surface of the polymer layer are irradiated at one time. This means that at the same time the remaining parts of the lateral surface of the polymer layer are not irradiated. Locally irradiated area are parallel to the lateral surface of the polymer layer extending and thus a partial surface of the total surface area of the polymer layer limiting structure. The locally irradiated areas are thus locally limited areas of the lateral surface of the polymer layer which are overlined by the radiation. Locally irradiated and non-irradiated areas adjoin one another directly along the lateral surface. If, for example, bores or grooves are produced by thermal removal, then the individual bores or the grooves constitute the irradiated regions per se and the remaining material of the polymer layer surrounding these structures corresponding to the non-irradiated region of the polymer layer.
Unter Struktur im Sinne der Erfindung wird eine für das menschliche Auge sichtbare und bleibende, also nach der Bestrahlung sich nicht ändernde Oberflächenzeichnung verstanden.For the purposes of the invention, a structure is understood to be a surface drawing which is visible to the human eye and remains constant, ie which does not change after the irradiation.
Ein Muster im Sinne der Erfindung besteht aus sich wiederholenden, bevorzugt periodisch wiederholenden Strukturen. Wie die Struktur auch, kann das zumindest eine Muster gleichmäßig über im Wesentlichen die gesamte Mantelfläche der zumindest einen Polymerschicht verteilt sein. Muster bzw. Struktur können im Wesentlichen über die gesamte Längen- und Breitenrichtung des Walzenbezugs verlaufen. Im Wesentlichen bedeutet hierbei mindestens 50% des entsprechenden Werts. Auch mehrere unterschiedliche Muster auf ein- und derselben Mantelfläche der Polymerschicht sind denkbar.A pattern in the sense of the invention consists of repetitive, preferably periodically repeating structures. As the structure can, too the at least one pattern is distributed uniformly over substantially the entire lateral surface of the at least one polymer layer. Pattern or structure can extend substantially over the entire length and width direction of the roll cover. Essentially, this means at least 50% of the corresponding value. Also several different patterns on one and the same lateral surface of the polymer layer are conceivable.
Die Strukturen bzw. Muster können sowohl aus Vertiefungen und/oder Erhebungen (Vorsprüngen und/oder Vertiefungen) der Polymerschicht gebildet sein. Es kann sich dabei um Rillen, wie mehrere voneinander sich über den Umfang des Walzenbezugs (bzw. der Mantelfläche der Polymerschicht) erstreckende Umfangsrillen oder eine oder mehrere spiralförmig über den Umfang erstreckende Spiralrillen handeln.The structures or patterns can be formed both from depressions and / or elevations (projections and / or depressions) of the polymer layer. These may be grooves, such as a plurality of circumferentially extending grooves extending beyond the circumference of the roll cover (or the lateral surface of the polymer layer), or one or more spiral grooves extending circumferentially.
Die Strukturen können auch in Form von Bohrungen, wie Sacklockbohrungen oder Durchgangsbohrungen ausgebildet sein. Kombinationen aus Rillen und Bohrungen innerhalb der Mantelfläche der Polymerschicht sind denkbar. Rillen und Bohrungen können eine in einem Querschnitt durch die Längsachse des Walzenbezugs gesehen beliebige Form aufweisen. Bevorzugt kann die Kontur jeder Struktur, also einer solchen Bohrung oder Rille in einer Draufsicht auf diese einer ebenen geometrischen Figur entsprechen. Letztere sind z.B. Polygone, Kreise sowie deren Kegelschnitte und Kombinationen hiervon. Die Volumina, die diese Struktur begrenzen, können entsprechend dreidimensionale geometrische Figuren sein, wie Kugelschalen, Kegelstümpfe usw. Auch mehrere unterschiedliche Konturen auf ein- und derselben Mantelfläche der jeweiligen Polymerschicht sind denkbar. Bei Bohrungen kann es sich um Durchgangs- oder Sacklochbohrungen handeln.The structures may also be in the form of bores, such as blind holes or through holes. Combinations of grooves and holes within the lateral surface of the polymer layer are conceivable. Grooves and holes may have any shape seen in a cross section through the longitudinal axis of the roll cover. Preferably, the contour of each structure, that is, such a bore or groove in a plan view of this correspond to a planar geometric figure. The latter are e.g. Polygons, circles and their conic sections and combinations thereof. The volumes that limit this structure can be correspondingly three-dimensional geometric figures, such as spherical shells, truncated cones, etc. Also, several different contours on one and the same lateral surface of the respective polymer layer are conceivable. Holes may be through or blind holes.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Oberfläche der Strukturen eine bestimmte Rauigkeit aufweist. So hat sich gezeigt, dass sich wenig raue Oberflächen positiv die Entwässerungsleistung derartiger Strukturen auswirken. Besonders dann, wenn die Innenflächen der Blindbohrungen bzw. Rillen eine gemittelte Rautiefe Rz kleiner 50 µm, bevorzugt kleiner 30 µm, besonders bevorzugt kleiner 10 µm aufweisen und diese bevorzugt zwischen 1 µm und 50 µm, bevorzugt zwischen 1 µm und 30 µm und besonders bevorzugt zwischen 1 µm und 10 µm beträgt.An advantageous development of the invention provides that the surface of the structures has a certain roughness. It has been shown that less rough surfaces positively affect the drainage performance of such structures. Especially when the inner surfaces of the blind holes or grooves have an average roughness Rz less than 50 microns, preferably less than 30 microns, more preferably less than 10 microns and these preferably between 1 .mu.m and 50 .mu.m, preferably between 1 .mu.m and 30 .mu.m, and particularly preferably between 1 μm and 10 μm.
Wie dem Fachmann bekannt ist, wird die gemittelte Rautiefe Rz bestimmt, indem eine definierte Messstrecke auf der Innenoberfläche eines Durchgangskanals in sieben Einzelmessstrecken eingeteilt wird, wobei die mittleren fünf Messstrecken gleich groß sind. Die Auswertung erfolgt nur über diese fünf Messstrecken, da der anzuwendende Gauß-Filter eine halbe Einzelmessstrecke Vor- bzw. Nachlauf benötigt beziehungsweise eine Faltung ein nicht zu vernachlässigendes Ein- und Auslaufverhalten aufweist. Von jeder dieser Einzelmessstrecken des Profils wird die Differenz aus maximalem und minimalem Wert ermittelt. Aus den somit erhaltenen fünf Einzelrautiefen wird der Mittelwert gebildet.As is known to the person skilled in the art, the average roughness depth Rz is determined by dividing a defined measuring path on the inner surface of a through-channel into seven individual measuring sections, wherein the middle five measuring sections are the same size. The evaluation takes place only over these five measuring sections, since the Gaussian filter to be used requires half a single measuring section upstream or downstream or a folding has a non-negligible entry and exit behavior. From each of these individual measuring sections of the profile, the difference between maximum and minimum value is determined. From the thus obtained five single roughnesses the mean value is formed.
Klassischerweise kann die Rauigkeitsmessung als taktile Messung von 2D-Profilschnitten erfolgen. Hierzu wird auf die Normen
Grundsätzlich ist es denkbar, dass der Walzenbezug eine Verstärkungsstruktur aufweist. Mit dem Begriff Verstärkungsstruktur im Sinne der Erfindung ist eine Verstärkung der wenigstens einen, das Polymer enthaltenden oder aus diesem bestehenden Schicht - also der Polymerschicht - gemeint. Dabei kann die Verstärkungsstruktur vollständig in die jeweilige Polymerschicht eingebettet sein, sodass die Verstärkungsstruktur nicht über die Begrenzung der jeweiligen Polymerschicht hinausgeht. Anders ausgedrückt übernimmt die Polymerschicht die Rolle einer Matrix, welche die Verstärkungsstruktur umgibt und infolge von Adhäsions- oder Kohäsionskräften an die Matrix bindet. Eine solche Verstärkungsstruktur kann textile Liniengebilde - z. B. Garne oder Zwirne - und/oder textile Flächengebilde - wie z. B. Gewebe, Gewirke, Gestricke, Geflechte oder Gelege - umfassen und aus einem entsprechenden Ausgangsmaterial, z.B. durch Wickeln herstellbar sein. Unter Ausgangsmaterial wird jenes Material oder Halbzeug verstanden, mittels dem die Verstärkungsstruktur des erfindungsgemäßen fertigen Walzenbezugs hergestellt wird. Bevorzugt ist die Verstärkungsstruktur in der radial inneren, besonders bevorzugt in der radial innersten Polymerschicht angeordnet. Hierdurch lassen sich die erfindungsgemäßen Vorteile besonders gut umsetzen.In principle, it is conceivable that the roll cover has a reinforcing structure. By the term reinforcing structure in the sense of the invention is meant an enhancement of the at least one layer containing or consisting of the polymer, ie the polymer layer. In this case, the reinforcing structure can be completely embedded in the respective polymer layer so that the reinforcing structure does not go beyond the boundary of the respective polymer layer. In other words, the polymer layer plays the role of a matrix surrounding the reinforcing structure and bonding to the matrix as a result of adhesion or cohesive forces. Such a reinforcing structure can textile line structures -. As yarns or threads - and / or textile fabrics - such. Woven, knitted, knitted, braided, or scrim - and made from an appropriate starting material, e.g. be produced by winding. Starting material is understood to be that material or semifinished product by means of which the reinforcing structure of the finished roll cover according to the invention is produced. Preferably, the reinforcing structure is arranged in the radially inner, more preferably in the radially innermost polymer layer. As a result, the advantages of the invention can be implemented particularly well.
Als textile Flächengebilde im Sinne der vorliegenden Erfindung gelten flächenförmige Gebilde wie z. B. Gewebe, Gewirke, Gestricke, Geflechte, Gelege oder geklöppelte Strukturen. Derartige textile Flächengebilde sind grundsätzlich aus einer Vielzahl von linienförmigen Gebilden, wie Fäden hergestellt. Bei Flächengebilden bilden also die linienförmigen Gebilde Öffnungen des Flächengebildes aus oder begrenzen diese. Man könnte auch sagen, dass das textile Flächengebilde nach Art eines Netzes oder Gitters ausgeführt ist und die Öffnungen die Maschen des Netzes oder Gitters darstellen. Diese Öffnungen können - in Draufsicht auf ein solches Flächengebilde gesehen - unterschiedliche geometrische Formen, wie Vielecke, z.B. Rhomben, Vierecke oder Sechsecke annehmen. As a textile fabric in the context of the present invention apply sheet-like structures such. As fabrics, knitted fabrics, knits, braids, scrim or lace structures. Such textile fabrics are basically made of a plurality of linear structures, such as threads. In the case of flat structures, therefore, the linear formations form openings of the fabric or limit these. It could also be said that the fabric is made in the manner of a net or grid and the openings are the meshes of the net or grid. These openings can - seen in plan view of such a fabric - assume different geometric shapes, such as polygons, eg rhombuses, squares or hexagons.
Als Gewebe wird ein aus Kett- und Schussfäden gewebtes, textiles Flächengebilde verstanden. Kett- und Schussfäden überkreuzen sich dabei. Das Gewebe kann dabei ein einziges oder mehrere unterschiedliche, bevorzugt mehrere in ihren mechanischen Eigenschaften unterschiedliche Fadensysteme umfassen. Aber es ist auch denkbar, dass solche Gewebe eingesetzt werden, bei denen die Fäden von Kette und Schuss aus dem gleichen Material hergestellt sind. Fäden, die als Kett- und Schussfäden dienen, berühren sich an den Kreuzungspunkten untereinander.The term woven fabric is understood to mean a textile fabric woven from warp and weft threads. Warp and weft threads cross each other. The fabric may comprise a single or a plurality of different, preferably a plurality of different thread systems in their mechanical properties. But it is also conceivable that such fabrics are used, in which the threads of warp and weft are made of the same material. Threads that serve as warp and weft threads touch each other at the crossing points.
Ein Gestrick oder Gewirk kann Maschenware sein. Unter dem Begriff Maschenware werden solche Flächengebilde verstanden, bei denen eine mittels Faden gebildete Schleife in eine andere Schleife hineingeschlungen ist. Gestricke können beispielweise durch Stricken oder Häkeln erhalten werden, wobei jede Maschenreihe aus einem einzigen Faden, Masche für Masche gebildet wird. Gestricke bestehen aus ein oder mehreren Fadensystemen. Dabei greift eine Schlinge in die Schlinge der vorangehenden Maschenreihe. Beim Gewirk hingegen werden mindestens zwei Fadensysteme verwendet und die Maschen einer Maschenreihe gleichzeitig ausgebildet. Die Schlingen definieren hier die Kreuzungspunkte, an denen sich die Fäden untereinander berühren.A knit or knit can be knitwear. The term knitted fabric is understood to mean those fabrics in which a loop formed by means of a thread is looped into another loop. Knitted fabrics can be obtained, for example, by knitting or crocheting, each stitch being formed from a single thread, stitch by stitch. Knitted fabrics consist of one or more thread systems. A noose engages in the loop of the preceding course. In the case of the knitted fabric, on the other hand, at least two thread systems are used and the stitches of one course are formed simultaneously. The loops define here the crossing points at which the threads touch each other.
Unter dem Begriff Geflecht wird eine Verschränkung oder ein Ineinanderschlingen zwischen direkt benachbarten Fäden verstanden. Dabei können die Fäden spiralförmig ausgeführt sein. Das selbsttragende Flächengebilde sieht aus, als wären die einzelnen Fäden durch Ineinanderschlingen der Spiralen erzeugt. Also als ob ein Faden der Länge nach in einen benachbarten Faden hineingedreht wäre, sodass sich beide Spiralen ineinanderschlingen und an den Kreuzungspunkten berühren. Die Längsmittelachsen der Spiralen liegen bei diesem Flächengebilde dann parallel zueinander. Man spricht dann von einem Spiralgeflecht.The term braid is understood to mean entanglement or interlocking between directly adjacent threads. The threads can be designed spirally. The self-supporting fabric looks as if the individual threads were produced by interlacing the spirals. So, as if a thread were screwed lengthwise into a neighboring thread, so that both spirals snuggle into each other and touch at the crossing points. The longitudinal central axes of the spirals are then parallel to each other in this fabric. One speaks then of a spiral braid.
Grundsätzlich wird unterscheiden, ob die Flächengebilde nach deren Herstellung selbstständig tragfähig sind oder nicht. Dies trifft auf die eingangs genannten Strukturen bis auf die Gelege zu. Gelege sind zwar auch Flächengebilde, die aus einer oder mehreren Lagen von parallel verlaufenden Fäden bestehen. Letztere sind an ihren Kreuzungspunkten jedoch nicht stoff-, kraft- oder formschlüssig miteinander fixiert. Ein solches Gelege ist nach dem Legen daher selbst nicht tragfähig, d.h. dass es bei Verlagerung die ihm verliehene Form verliert. Damit es seine Form beibehält, müssen die aufeinander gelegten Fäden zwangsweise gehalten werden.In principle, it will be distinguished whether or not the sheets are self-supporting after their production. This applies to the structures mentioned above except for the scrim. Although scrims are also fabrics that consist of one or more layers of parallel threads. However, the latter are not fixed to one another at their intersection points in terms of material, force or form fit. Such a fabric is therefore not sustainable even after being laid, i. that it loses the shape given to it upon relocation. To maintain its shape, the superimposed threads must be held compulsorily.
Die Fäden eines solchen textilen Flächengebildes - und somit die Flächengebilde selbst - können aus einem Polymer hergestellt sein oder ein solches umfassen.The threads of such a textile fabric - and thus the fabrics themselves - may be made of or include a polymer.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen bevorzugt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Walzenbezug, umfassend wenigstens eine Polymerschicht, wobei die Mantelfläche der wenigstens einen Polymerschicht mittels Teilchenstrahlung oder Wellenstrahlung lokal bestrahlt ist.Furthermore, the present invention relates to a roll cover preferably produced by the method according to the invention, comprising at least one polymer layer, wherein the lateral surface of the at least one polymer layer is locally irradiated by means of particle radiation or wave radiation.
Auch betrifft die vorliegende Erfindung eine Walze, wobei die Walze wenigstens einen erfindungsgemäßen Walzenbezug aufweist.The present invention also relates to a roller, wherein the roller has at least one roller cover according to the invention.
Zudem betrifft die Erfindung die Verwendung einer solchen Walze in einer Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserstoffbahn, bevorzugt einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Zellstoffbahn, umfassend eine Presswalze und eine Gegenwalze, die zusammen einen Nip ausbilden oder begrenzen, wobei die Presswalze einen umlaufenden Walzenbezug umfasst und der Walzenbezug gemäß der Erfindung ausgebildet ist.Moreover, the invention relates to the use of such a roll in a machine for producing and / or treating a fibrous web, preferably a paper, board, tissue or pulp web, comprising a press roll and a counter roll, which together form or define a nip, wherein the press roll comprises a circumferential roll cover and the roll cover is formed according to the invention.
Eine solche erfindungsgemäße Walze kann eine Formier-, Leit-, Antriebs-, Saug- oder Auftragswalze einer Maschine zur Behandlung einer Faserstoffbahn, bevorzugt einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Zellstoffbahn sein oder als solche in der Maschine Verwendung finden. Besonders Leit- oder Antriebswalzen, die mit ihrer radial äußeren Mantelfläche stets in direktem Kontakt mit einer Bespannung sind und damit Reibpartner darstellen, kann ein möglicher Schlupf verhindert werden. Denn durch in die radial äußerte Mantelfläche erfindungsgemäß eingebrachte Strukturen kann die Reibung zwischen der Walze und der Bespannung zum einen dadurch verbessert werden, dass z.B. Wasser aus dem Herstellprozess der Faserstoffbahn zwischen die Reibpartner gelangt und über die als Vertiefung ausgebildeten Strukturen abtransportiert werden kann. Die Strukturen können z.B. thermisch abtragend in die radial äußerste Mantelfläche der Leit- oder Antriebswalze eingebracht sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Reibung oder der Widerstand des Walzenbezugs gegen Abrasion durch lokale Bestrahlung unterhalb der Schmelz-, Zerstörungs- oder Verdampfungstemperatur des Materials des Walzenbezugs verbessert werden. Analog gilt dies auch für Formier- sowie Auftragswalzen. Somit ergeben sich gegenüber den eingangs genannten erfindungsgemäßen Vorteilen zusätzliche Bonuseffekte bei Einsatz der erfindungsgemäßen Bestrahlung bei den genannten Walzenarten.Such a roll according to the invention may be a forming, guiding, driving, suction or application roll of a machine for treating a fibrous web, preferably a paper, board, tissue or pulp web, or used as such in the machine. Especially guide or drive rollers, which are always in direct contact with a stringing with their radially outer surface and thus represent friction partners, a possible slippage can be prevented. Because by inventively introduced into the radially outer surface structures, the friction between the roller and the fabric on the one hand be improved by, for example, that water from the manufacturing process of the fibrous web passes between the friction partners and can be removed via the formed as a recess structures. The structures can, for example, thermally erosive in the radially outermost lateral surface of the Leit- or Drive roller be introduced. Alternatively or additionally, the friction or resistance of the roll cover against abrasion by local irradiation below the melting, destruction or evaporation temperature of the material of the roll cover can be improved. This also applies analogously to forming and applicator rolls. Thus, over the advantages of the invention mentioned at the outset, additional bonus effects result when using the irradiation according to the invention in the mentioned types of rollers.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ohne Einschränkung der Allgemeinheit näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine teilgeschnittene, schematische Seitenansicht einer Schuhpresse mit einem Walzenbezug gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. -
2 eine mögliche Ausführungsform eines mehrschichtigen Walzenbezugs in einen Schnitt durch dessen Längsachse gesehen; -
3 eine schematisierte Darstellung der Bearbeitung eines Walzenbezugs mittels Bestrahlung in einer räumlichen Ansicht gesehen.
-
1 a partially sectioned, schematic side view of a shoe press with a roll cover according to an embodiment of the present invention. -
2 a possible embodiment of a multi-layer roll cover seen in a section through the longitudinal axis thereof; -
3 a schematic representation of the processing of a roll cover by irradiation seen in a three-dimensional view.
In der
Während die Gegenwalze
Die Schuhpresse
Die in
In der
Gemäß der Darstellung der
Im vorliegenden Falle sind die erste und eine zweite Polymerschicht
Der Walzenbezug
In dem dargestellten Beispiel ist ein lokal bestrahlter Bereich
Die Strahlquelle
Je nachdem, wie die Verfahrensparameter, also die Energie der Strahlquelle
Der Vorrichtung zur Bestrahlung des Walzenbezugs kann auch eine Mehrzahl (unterschiedlicher) Strahlquellen zugeordnet sein. Im erstgenannten Fall wird die lokale Bestrahlung der Mantelfläche so gewählt, dass eine Änderung der mechanischen bzw. dynamischen Eigenschaften, insbesondere eine Nachvernetzung der Polymerschicht
Prinzipiell ist es denkbar bei einem mehrschichtigen Walzenbezug auch wenigstens eine Mantelfläche der verbleibenden Polymerschichten, hier z.B. der radial innersten Polymerschicht
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