DE69300581T2 - Verfahren zur Bekleidung der Zentralwalze einer Papiermaschinenpresse und Zentralwalze in einer Papiermaschinenpresse. - Google Patents

Verfahren zur Bekleidung der Zentralwalze einer Papiermaschinenpresse und Zentralwalze in einer Papiermaschinenpresse.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein im Oberbegriff von Anspruch 1 definiertes Verfahren für die Beschichtung der Zentralwalze in einer Papiermaschinenpresse und auf eine im Oberbegriff von Anspruch 10 definierte Zentralwalze in einer Papiermaschinenpresse, wobei ein derartiges Verfahren und eine Zentralwalze beispielsweise aus der EP-A-0 207 921 bekannt sind.
  • Derzeit werden mit einer Keramik für Pressenpartien von Papiermaschinen beschichtete Zentralwalzen hergestellt. Wenn Keramikzentralwalzen angewendet werden, ist es schwierig, die Eigenschaften der Abtrennung/des Haftvermögens der Papierbahn zu steuern. Um dieses Problem zu vermeiden, ist bei der vorliegenden Patentanmeldung ein neues Verfahren für die Beschichtung einer Walze vorgeschlagen worden, wobei die Keramikwalzenarbeitsfläche lediglich teilweise mit einem Kunststoff beschichtet ist, und zwar beispielsweise teflonbeschichtet ist, so daß eine leichte Abtrennung der Bahn von der Walzenarbeitsfläche erzeugt wurde. Die nicht mit Teflon beschichteten Abschnitte der Walze garantieren ein passendes Haftvermögen der Walzenarbeitsfläche, so daß die Papierbahn nach dem zweiten Kniff in der Presse beispielsweise dem Abnahmefilz nicht folgt. Die Imprägnierung einer Keramik mit Kunststoff ist aus dem Stand der Technik bekannt. Dieses Arbeitsverfahren ist jedoch derart angewandt worden, daß die gesamte Arbeitsfläche der Walze behandelt worden ist, in welchem Falle die in der Arbeitsfläche vorhandenen Poren vollständig oder teilweise mit Kunststoff gefüllt werden. In einem derartigen Fall werden jedoch alle Oberflächeneigenschaften der Walze geändert und können beispielsweise die erwünschten Eigenschaften einer reinen, nicht imprägnierten Keramik nicht genutzt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Eigenschaft der Abtrennung/des Haftvermögens der Bahn durch Variieren des Verhältnisses der Fläche der beschichteten Arbeitsfläche zur Fläche der unbeschichteten Arbeitsfläche variiert werden. Die Beschichtung kann beispielsweise durch Abdecken der Walze mit einem perforierten oder mit Rillen versehenen Band und durch Sprühen des Fluoro-Kunststoffes (PTFE = Polytetrafluoroethylen, FEP = Copolymer von Tetrafluoroethylen und Hexafluoropropylen, PCTFE = Polychlorotrifluoroethylen, PFA = Perfluoroalkoxy oder PVDF = Polyvinylidenfluoroid) durch die Rillen und/oder Lochungen in dem Band auf die Walzenarbeitsfläche durchgeführt wurde. Daraufhin wird das Band entfernt und der Kunststoff in einem Ofen polymerisiert. Das Beschichtungsmittel kann zudem mit Hilfe einer rasterflächigen oder mit Rillen versehenen Walze aufgetragen werden.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, eine Keramikzentralwalze einer neuen Bauart herzustellen, und zwar durch Behandlung von lediglich einem Teil der Walzenarbeitsfläche. Aufgrund der Natur der Keramikbeschichtung wird eine gleichmäßige Oberflächenstruktur erreicht, da das Beschichtungsmittel mittels Absorption in das poröse Keramik- oder Metallkeramik-Basismaterial getragen wird. Vorzugsweise kann die Basiskeramik X&sub1; der Zentralwalze K eine Oxidkeramik, wie etwa Zr-, Al-, Si-, Ti-, Y-, Cr-Oxid oder eine Carbidkeramik, wie etwa Cr-, W-, Ti-, Nb-Carbid oder ein Borid, wie etwa Fe-, Cr-, Ti-Borid oder eine Mischung oder ein Verbund derselben sein. In die vorhergehenden Keramiken sind Metalle, wie etwa Al, Cr, Ni, Co legiert worden. Unter der Keramik- oder Metallkeramik-Beschichtung ist es in Berührung mit dem Walzenkörper ferner möglich, eine oder mehrere sogenannte Haftschichten anzuwenden, um ein zuverlässiges Haftvermögen der Keramik- oder Metallkeramik-Schicht zu sichern. Die Haftschicht ist vorzugsweise eine dünne thermisch besprühte Metallschicht mit minimaler Porosität. Die Dicke der Keramik- oder Metallkeramik-Beschichtung beträgt 0,05 ... 4 mm vorzugsweise 0,5 ... 2 mm.
  • Die Erfindung ermöglicht die Herstellung einer Walze, deren Arbeitsfläche eine Haftkraft hat, die in Richtung des Walzenumfanges, d.h. in Querrichtung des Papiers, variiert. Somit kann die Walzenarbeitsfläche beispielsweise hinsichtlich der erwünschten Rakeleigenschaften ausgewählt werden. Der Walzenverschleiß gemäß der Erfindung ist gleichmäßig, da die Härte der beschichteten Walzenfläche im wesentlichen der Härte der unbeschichteten Walzenfläche gleicht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, daß hinsichtlich des Erreichens der gewünschten Hafteigenschaften der Arbeitsfläche der Zentralwalze die erwunschten Längsabschnitte der Zentralwalze mit dem Polymer beschichtet und getränkt werden.
  • Die erfindungsgemäße Zentralwalze für eine Papiermaschinenpresse ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, daß das Keramik- oder Metallkeramik- Basismaterial lediglich über einen Teil der Länge der Walze mit der Beschichtungsschicht imprägniert worden ist.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei die Erfindung nicht alleine auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt sein soll. Es zeigen:
  • Fig. 1 die bei dem Arbeitsvorgang einer Zentralwalze auftretenden Problemflächen;
  • Fig. 2 ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Beschichtung einer Zentralwalze;
  • Fig. 3 ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • Fig. 4 eine schnittansicht einer Oberfläche einer Zentralwalze, in welcher ein Beschichtungsmittel absorbiert worden ist.
  • Fig. 1 zeigt die Kniffe N&sub1; und N&sub2;, die in Verbindung mit der Zentralwalze K einer Papiermaschinenpresse angeordnet sind. Die Bahn R wird von dem Kniff N&sub1; auf die Arbeitsfläche der Zentralwalze K geleitet und weiter in den Kniff N&sub2; geleitet und vom Kniff N&sub2; über eine bestimmte Strecke weiter entlang der Walzenarbeitsfläche K' der Zentralwalze K, bis die Bahn R von der Walzenarbeitsfläche separiert ist. Bei der Fläche a&sub1; der Zentralwalze K ist es wichtig, daß die Papierbahn R an der Walzenarbeitsfläche haften soll, in welchem Falle ein Haftvermögen von der Arbeitsfläche der Zentralwalze K erforderlich ist, um die Papierbahn R auf der Arbeitsfläche der Zentralwalze K zu halten, wobei auf entsprechende Weise bei der Fläche a&sub2;, bei der die Bahn von der Arbeitsfläche der Zentralwalze K weggeleitet wird, eine niedrigere Haftkraft von der Arbeitsfläche erforderlich ist, um die Papierbahn von den Walzenarbeitsflächen so gut wie möglich abzulösen. Somit sind in der Fläche a&sub1; und a&sub2; die von der Arbeitsfläche K' der Zentralwalze K erforderlichen Eigenschaften zueinander gegenläufig. Somit muß die Walzenarbeitsfläche hinsichtlich der Zentralwalzen-Arbeitsvorgänge von Fall zu Fall separat ausgewählt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die variable Auswahl der Beschichtung X&sub2; für die Zentralwalze K. X&sub2; ist vorzugsweise ein Polymer. Gemäß der Erfindung wird eine Plastikbeschichtung 21 in die Walzenarbeitsfläche getränkt, vorzugsweise eine Teflonbeschichtung PTFE (Polytetrafluoroethylen). Die Beschichtung kann ebenso irgendein Fluoro-Kunststoff, wie etwa PCTFE (Polychlorotrifluoroethylen), PFA (Perfluoroalkoxy), PVDF (Polyvinylidenfluoroid) oder FEP (Copolymer von Tetrafluoroethylen und Hexafluoropropylen) sein.
  • Gemäß Fig. 2 wird das Beschichtungsmittel X&sub2; durch Sprühen verteilt. Fig. 2 zeigt den Zustand, bei dem die Bänder 11 entfernt sind, und zwar nach dem Besprühen des Beschichtungsmittels. Die nicht zu beschichtenden Abschnitte der Walze sind mit einem mit Rillen versehenen und/oder gelochten Band 11 abgedeckt. Durch Variieren der Lochungen 12a/der Rillen 12b in dem Band kann die Walzenarbeitsfläche mit der erwünschten Musterform versehen werden und somit mit der erwünschten Haftkraft. Ist eine Variierung der Haftkraft der Walze beispielsweise über die Länge der Walze erwünscht, wird das Verhältnis der nicht beschichteten Walzenarbeitsfläche zur beschichteten Walzenarbeitsfläche variiert, und zwar beispielsweise durch Variieren des Ausmaßes der Lochungen 12a im Band 11 und/oder durch Variieren des Abstandes der Lochungen im Band 11. Es ist zudem möglich, die Rillenbreite (L) und/oder den Rillenabstand der Rillen 12b im Band 11 zu variieren. Nach der Beschichtung wird das Band 11 entfernt und die Beschichtung mittels Erwärmung in einem Ofen polymerisiert.
  • Fig. 3 zeigt ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beschichtung. Das Beschichtungsmittel wird mittels einer gerasterten und/oder mit Rillen versehenen Walze 13, 14 auf die Arbeitsfläche K' der Zentralwalze K aufgetragen. Die Zentralwalze K wird in Berührung mit den Rasterwalzen 13, 14 gedreht. Die Rasterwalzen 13, 14 sind teilweise in einem Becken C angeordnet, das ein Beschichtungsmittel X&sub2; enthält. Das Beschichtungsmittel X&sub2; haftet an der Arbeitsfläche der gerasterten Walzen 13, 14, wobei von dieser Arbeitsfläche im zwischen der Rasterwalze und der Zentralwalze K befindlichen Kniff N das Beschichtungsmittel zur Anwendungsfläche auf der Arbeitsfläche K' der Zentralwalze K transferiert wird, während sich die Walzen K, 13, 14, drehen.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, Walzen herzustellen, deren Haftkraft an der Mittelfläche der Walzenarbeitsfläche größer als an den Kanten der Walze ist. Es ist zudem möglich, Walzen herzustellen, deren Arbeitsflächen, verglichen mit der Mittelfläche der Walze, ein größeres Haftvermögen an den seitlichen Bereichen der Walze haben. Die Beschichtungsform und die Beschichtungsfläche können in Übereinstimmung mit den Erfordernissen gewählt werden, die sich durch den Betrieb der Walze in jedem speziellen Fall ergeben.
  • Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht der Arbeitsfläche einer erfindungsgemäßen Zentralwalze K. In Fig. 4 besteht das Material X&sub1; der Fläche D&sub1; aus einem Keramikbasismaterial, in welches das Beschichtungsmaterial X&sub2; in die Fläche D&sub2; imprägniert oder getränkt worden ist. Die Basismaterialkeramik X&sub2; kann eine Oxidkeramik, wie etwa Zr- , Al-, Si-, Ti-, Y-, Cr-Oxid oder eine Carbidkeramik, wie etwa Cr-, W-, Ti-, Nb-Carbid oder ein Borid, wie etwa Fe-, Cr-, Ti-Borid oder eine Mischung oder ein Verbund derselben sein. Das in die Keramikwalzenarbeitsfläche absorbierte Beschichtungsmittel X&sub2; ist vorzugsweise ein Fluoro- Kunststoff, wie etwa PTFE (Polytetrafluoroethylen), FEP (Copolymer von Tetrafluoroethylen und Hexafluoropropylen), PCTFE (Polychlorotrifluoroethylen), PFA (Perfluoroalkoxy) oder PVDF (Polyvinylidenfluoroid). Die Anwendung des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren erlaubt die Variierung der Oberflächeneigenschaften in sehr geringen Stufen. Mittels des Verfahrens ist es möglich, die Walzenarbeitsfläche mit der erwünschten Musterform zu versehen, in welcher sich die Walzenarbeitsfläche und die Beschichtungsmittelfläche auf erwünschte Weise abwechseln. Der Verschleiß der erfindungsgemäßen Zentralwalze K ist gleichmäßig, da die Härte des Materials X&sub1; + X&sub2; in der beschichteten Fläche D&sub2; der Walze im wesentlichen der Härte des Basismaterials X&sub1; in der unbeschichteten Fläche D&sub1; der Walze gleicht.

Claims (17)

1. Verfahren für die Beschichtung der Zentralwalze (K) in einer Papiermaschinenpresse, wobei die Arbeitsfläche der Zentralwalze (K) in der Papiermaschine aus einem Keramik- oder Metallkeramik-Basismaterial besteht und die Arbeitsfläche (K') der Zentralwalze mit einem Polymer (X&sub2;) beschichtet oder imprägniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß, um die erwünschten Haft-Eigenschaften der Arbeitsfläche (K') der Zentralwalze (K) zu erreichen, die Arbeitsfläche der Zentralwalze (K) lediglich über einen Teil der Länge der Walze mit einem Polymer (X&sub2;) beschichtet oder imprägniert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Beschichtungsmittel (X&sub2;) ein Fluoro- Kunststoff ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Beschichtungsmittel (X&sub2;) Teflon (PTFE) (Polytetrafluoroethylen) ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel FEP, PCTFE, PFA oder PVDF ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel mittels Sprühen auf die Arbeitsfläche (K') der Zentralwalze (K) aufgetragen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Verfahren, bevor das Beschichtungsmittel (X&sub2;) auf die Walzenarbeitsfläche aufgetragen wird, die Walzenarbeitsfläche mit einem perforierten und/oder mit Rillen versehenen Band (11) oder dergleichen abgedeckt wird und daraufhin das Beschichtungsmittel (X&sub2;) durch die Lochungen und/oder Rillen des Bandes auf die Walzenarbeitsfläche (K') geführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Verfahren die Haftkraft der Walzenarbeitsfläche dadurch wunschgemäß eingestellt wird, daß das Verhältnis der Fläche der Lochungen (12a) und/oder der Rillen (12b) in dem Band variiert wird oder daß die Rillenbreite (L) und/oder der Rillenabstand der Rillen (12b) im Band (11) und/oder die Größe der Lochungen (12a) im Band (11) und/oder der Abstand der Lochungen (12a) im Band (11) variiert werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel (X&sub2;) auf eine gerasterte und/oder mit Rillen versehene Walze (13, 14) und von der Walze (13, 14) auf die Arbeitsfläche (K') der Zentralwalze (K) aufgetragen wird, wobei die Rasterwalzen (13, 14) in einem Becken (C) angeordnet sind, welches das Beschichtungsmittel (X&sub2;) enthält, wobei mit der Drehung der Rasterwalzen (13, 14) das Beschichtungsmittel (X&sub2;) in dem Kniff (N) zwischen der Rasterwalze (13, 14) und der Zentralwalze (K) auf die Arbeitsfläche (K') der Zentralwalze (K) transferiert wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Beschichtungsprozeß die Beschichtung (X&sub2;) mittels Wärmebehandlung, vorzugsweise in einem Ofen, polyierisiert wird.
10. Zentralwalze (K), die mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist, in einer Papiermaschinenpresse, wobei die Arbeitsfläche der Zentralwalze (K) aus einem Keramik- oder Metallkeramik- Basismaterial besteht, wobei die Walze (K) eine Beschichtungsschicht (X&sub2;) hat, die aus einem Polymer besteht und die in das Keramik- oder Metallkeramik- Basismaterial absorbiert worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramik- oder Metallkeramik- Basismaterial lediglich über einen Teil der Länge der Walze mit der Beschichtungsschicht (X&sub2;) imprägniert worden ist.
11. Zentralwalze nach Anspruch 10 für eine Papiermaschinenpresse, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel (X&sub2;) ein Fluoro-Kunststoff ist.
12. Zentralwalze nach Anspruch 11 für eine Papiermaschinenpresse, dadurch gekennzeichnet, daß die in das Basismaterial (X&sub1;) getränkte Beschichtung (X&sub2;) Teflon (Polytetrafluoroethylen) (PTFE) ist.
13. Zentralwalze nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel (X&sub2;) FEP, PCTFE, PFA oder PVDF ist.
14. Zentralwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 13 für eine Papiermaschinenpresse, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikzentralwalze (K) auf ihrer Arbeitsfläche (K') eine mittels des Beschichtungsmittels (X&sub2;) hergestellte Musterform aufweist, wobei sich in dem Muster die Keramikwalzenarbeitsfläche selbst und die Beschichtungsmittelarbeitsfläche abwechseln.
15. Zentralwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 14 für eine Papiermaschinenpresse, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beschichtungsmuster vorhanden ist, das durch Abdecken der Walzenarbeitsfläche mit einem Band und durch Sprühen des Beschichtungsmittels auf die nicht mittels des Bands (11) abgedeckten Abschnitte der Walzenarbeitsfläche erzeugt worden ist.
16. Zentralwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 15 für eine Papiermaschinenpresse, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikarbeitsfläche (K') der Zentralwalze (K) eine Beschichtung (X&sub2;) aufweist, deren Menge pro Fläche der Walze über die Länge der Walze variiert, wobei die Haftkraft der Walzenarbeitsfläche durch das Verhältnis der Fläche der beschichteten Walzenarbeitsfläche zur Fläche der unbeschichteten Walzenarbeitsfläche beeinflußt wird.
17. zentralwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10, 11, 12, 13, 14 oder 16 für eine Papiermaschinenpresse, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralwalze (K) auf ihrer Arbeitsfläche (K') ein Beschichtungsmittel (X&sub2;) aufweist, welches mittels einer Rasterwalze (13, 14) auf die Arbeitsfläche der Zentralwalze (K) aufgetragen worden ist.
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