DE69728927T2

DE69728927T2 - Walze, insbesondere eine Walze für einen Superkalander

Info

Publication number: DE69728927T2
Application number: DE69728927T
Authority: DE
Inventors: Pauli Kytönen; Juha Koriseva; Erkki Leinonen
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Metso Paper Oy
Priority date: 1996-04-11
Filing date: 1997-03-12
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2017-03-13
Also published as: FI961585A; FI105939B; CA2202212C; EP0801171B1; US6039840A; FI961585A0; ATE266120T1; DE69728927D1; EP0801171A1; CA2202212A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Walze, insbesondere eine Walze für einen Superkalander, wobei die Walze einen Rahmen und eine Polymerbeschichtung aufweist, bei der die Verformbarkeit der Polymerbeschichtung an der Walze innerhalb eines bestimmten axialen Abstands von dem mittleren Bereich der Walze zu dem Ende der Walze im Hinblick auf das Ausgleichen des Verformungszustandes der Endbereiche des Rahmens der Walze zunimmt, wobei der Verformungszustand dann ungleich ist, wenn die Walze belastet wird.
Wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, werden beschichtete Walzen bei Papiermaschinen und bei Papierfinishing-Maschinen bei außerordentlich unterschiedlichen Anwendungen verwendet. Als Beispiele von derartigen Anwendungen können weiche Walzen von Kalandern wie beispielsweise Superkalandern und dergleichen erwähnt werden. Üblicherweise sind die weichen Beschichtungen an den Walzen aus organischen Polymeren oder aus deren Gemischen hergestellt, die häufig auch anorganische Elemente aufweisen. Die weichen Beschichtungen an den Walzen sind häufig aus einem zusammengesetzten Aufbau hergestellt, der aus verschiedenen Materialien hergestellte Lagen aufweist.
Superkalander bestehen aus einer Anzahl an übereinander angeordneten Walzen und die Walzen sind abwechselnd weich und hart. In dieser Weise läuft die Papierbahn nacheinander durch eine Anzahl an Spalte. Bei einem typischen Superkalander bestehen die harten Walzen aus Metall, in üblicher Weise Stahl und/oder Gusseisen und die weichen Walzen sind mit Papier oder Gewebe gefüllt. Da die Metallwalzen bei den Paaren an Walzen üblicherweise erwärmt werden, um günstige Ergebnisse zu erzielen, war ein Problem bei dem Kalendrieren die schlechte Fähigkeit der elastischen, mit Papier oder Gewebe gefüllten Walzen, die hohen Temperaturen auszuhalten. Aufgrund dessen sind polymerbeschichtete Walzen bei dem Kalendrieren eingeführt worden.
Der Rahmen der polymerbeschichteten Walzen hat keine gleichmäßige Steifigkeit in der Längsrichtung der Walze, sondern die Endbereiche sind steifer als der mittlere Bereich des Walzenrahmens. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Verformungszustands des Walzenrahmens einer Polymerwalze während der Verformung in dem mittleren Bereich und an einem Ende der Walze. In dieser Weise ergibt sich bei einer Polymerwalze eine höhere Belastung in den seitlichen Bereichen als in der Mitte, wenn derartige Walzen bei Situationen verwendet werden, bei denen die Papierbahn oder dergleichen durch einen Spalt zwischen einer derartigen polymerbeschichteten Walze und einer harten Walze läuft, und insbesondere dann, wenn eine Walze an jeder Seite einer polymerbeschichteten Walze vorhanden ist, beispielsweise beim Superkalendrieren, wobei in diesem Fall die Qualität in den seitlichen Bereichen der Bahn als ein Ergebnis der höheren Belastung, die in den seitlichen Bereichen der Papierbahn wirksam ist, leiden kann. Bei Kalandern sind Versuche unternommen worden, dieses Problem zu lösen, indem die Spaltbelastung gesteuert wird, jedoch ist es mittels der Steuerung nicht möglich gewesen, dieses Problem im wesentlichen Maße zu ändern.
Das Patent GB 795 523 beschreibt eine Walze mit einem Rahmen und einer Polymerbeschichtung, bei der die Verformbarkeit der Polymerbeschichtung an der Walze innerhalb eines bestimmten axialen Abstandes von dem mittleren Bereich der Walze zu dem Ende der Walze hin zunimmt. Bei dieser Walze, die einen aus Legierungsmetall bestehenden Rahmen hat, ergibt sich kein Zustand einer ungleichmäßigen Verformung bei den Endbereichen des Walzenrahmens, wenn die Walze belastet wird.
Die Veröffentlichung der Europäischen Anmeldung Nr. 0 613 729 beschreibt ein Verfahren zum Beschichten einer Walze einer Papiermaschine und eine beschichtete Walze einer Papiermaschine. Dieses Dokument offenbart ein Verfahren bei dem Beschichten einer Walze einer Papiermaschine, wobei die Walze mit einem Polymer, vorzugsweise Polyurethan, beschichtet wird. Bei diesem Verfahren werden die erwünschten Oberflächeneigenschaftswerte der Walze zu der Zentraleinheit des Systems zugeführt. Bei diesem Verfahren wird die Walze beschichtet, während einer Funktion f₁(x), f₃(x), die bei der Zentraleinheit erzeugt worden ist, über den Abstand der Länge der Walze gefolgt wird, wodurch eine Oberflächenhärte oder ein Oberflächenprofil, die oder das der ausgebildeten Funktion f₁(x), f₂(x) entspricht und keine Absätze oder andere Diskontinuitätspunkte aufweist, ausgebildet werden kann.
Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Walze zu schaffen, bei der die vorstehend beschriebenen Nachteile nicht auftreten und bei deren seitlichen Bereichen die Belastung nicht höher als in dem mittleren Bereich ist.
Im Hinblick auf die Lösung der vorstehend beschriebenen Aufgaben und jener, die aus dem weiteren Zusammenhang hervorgehen, ist die erfindungsgemäße Walze hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Rahmens der Walze innerhalb eines bestimmten axialen Abstandes von dem mittleren Bereich der Walze zu dem Walzenende hin kleiner wird und die Polymerbeschichtung an der Walze innerhalb des axialen Abstandes so dicker wird, dass der Außendurchmesser der Walze über die gesamte Länge der Walze in der axialen Richtung im wesentlichen unveränderlich ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Walzenrahmen in der axialen Richtung bei den Endbereichen so entlastet, dass der Durchmesser des Walzenrahmens über einen bestimmten axialen Abstand zu den Walzenenden hin kleiner wird. Das Belasten wird so ausgeglichen, dass eine Beschichtung, die bei den seitlichen Bereichen dicker ist, auf den Walzenrahmen aufgetragen wird, deren Enden entlastet worden sind, d. h. die Dicke der Beschichtung nimmt über einen bestimmten entsprechenden axialen Abstand zu den Walzenenden hin so zu, dass beispielsweise die Dicke der gesamten Beschichtung über diesen Abstand zunimmt, oder wenn es sich um eine Walze mit einem zusammengesetzten Aufbau handelt, die Dicke von einer Lage bei der Beschichtung über diesen Abstand zunimmt.
Wenn eine derartige Walze bei einer Situation verwendet wird, bei der Walzen an beiden Seiten vorhanden sind, beispielsweise bei einem Superkalander, kann das Belasten ausgeglichen werden, da die fehlende Elastizität mittels der Entlastung in den Endbereichen der Walze ausgeglichen wird, und die Beschichtung wird so verwirklicht, dass sie bei den seitlichen Bereichen dicker als in dem mittleren Bereich der Walze ist.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Innenaufbau der Walzenbeschichtung bei den Endbereichen derart gestaltet, dass die Elastizität der Beschichtung bei den Endbereichen die zusätzliche Belastung ausgleicht, die durch die ungleichmäßige Verformung des Walzenrahmens erzeugt wird (vergleiche z. B. 1).
Nachstehend ist die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung jedoch keineswegs auf die Einzelheiten der Darstellungen streng begrenzt sein soll.
1 zeigt eine schematische Darstellung des Verformungszustandes des Walzenrahmens während der Belastung.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer Walze gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Wie dies aus 1 hervorgeht, ist bei dem Rahmen von Walzen mit Polymerbeschichtung die Steifigkeit in der Längsrichtung in der Walze 10 nicht gleich, sondern die Endbereiche P sind steifer als der mittlere Bereich K der Walze 10. Somit ist die Belastung bei den Endbereichen P höher als die Belastung bei dem mittleren Bereich K.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer Walze gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei auf den Rahmen 16 der Walze 10 eine Polymerbeschichtung 11 mit einem Mehrlagenaufbau aufgebracht worden ist, beispielsweise eine Epoxidbeschichtung, die aus einer Anzahl an Lagen 12, 13, 14, 15 besteht. Die äußere Lage 12 besteht beispielsweise aus einem Polymer, wobei ihr eine Binderlage 13 folgt, der eine Polymerlage 14 beispielsweise aus Polyethylen folgt und der eine Verstärkungslage 15 beispielsweise aus Glasfaser folgt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Rahmen 16 der Walze 10 bei den Endbereichen entlastet. Auf den Walzenrahmen 16 wird von den Enden 17 zu der Mitte hin eine Entlastung über den Abstand L ausgebildet, der von dem Durchmesser D₂ des Walzenrahmens in dem mittleren Bereich abhängig ist, wobei der Abstand L 0,4 ... 1,5 × D₂, vorzugsweise 0,4 ... 1,0 × D₂ und optimaler Weise 0,5 ... 0,7 × D₂ beträgt. Der Durchmesser des Walzenrahmens 16 wird zu den Enden 17 der Walze 10 über den axialen Abstand L bei jedem Ende 17 hin kleiner. Der Durchmesser D₁ des Walzenrahmens 16 ist an jedem Ende 17 der Walze im Vergleich zu dem Durchmesser D₂ des Walzenrahmens im mittleren Bereich kleiner. D₂–D₁ beträgt beispielsweise 5 ... 30 mm, vorzugsweise 10 ... 20 mm. Die Endenentlastung bei dem Walzenrahmen 16 wird so ausgeglichen, dass die Polymerbeschichtung 11 derart ausgebildet wird, dass sie in einer entsprechenden Weise über den Abstand L so dicker wird, dass der Außendurchmesser D₃ der Walze 10 im wesentlichen unveränderlich bleibt. Bei einer Mehrlagenbeschichtung 11 kann eine Lage, beispielsweise die auf der Verstärkungslage 15 angeordnete Polymerlage 14, derart ausgebildet sein, dass sie in entsprechender Weise zu jedem Ende 17 der Walze hin dicker wird, wie dies bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigt ist.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Innenaufbau der Beschichtung 11 der Walze 10 bei dem Endbereich P derart gestaltet, dass die Elastizität der Beschichtung 11 bei dem Endbereich P die zusätzliche Belastung ausgleicht, die durch die ungleichmäßige Verformung des Rahmens 16 der Walze 10 bewirkt wird (siehe 1). Bei einem derartigen Fall kann der Endbereich P des Walzenrahmens 16 entlastet werden oder die durch die ungleichmäßige Verformung des Walzenrahmens bewirkte zusätzliche Belastung wird im wesentlichen vollständig ausgeglichen, indem der Innenaufbau der Beschichtung 11 derart angeordnet wird, dass er diese zusätzliche Belastung ausgleicht.
Vorstehend ist die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung jedoch keineswegs auf die Einzelheiten dieses Ausführungsbeispiels streng begrenzt sein soll. Viele Variationen und Abwandlungen sind innerhalb des Umfangs der erfinderischen Idee möglich, die in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist.

Claims

Walze, insbesondere eine Walze für einen Superkalander, wobei diese Walze (10) einen Rahmen (16) und eine Polymerbeschichtung (11) aufweist, bei der die Verformbarkeit der Polymerbeschichtung (11) an der Walze (10) innerhalb eines bestimmten axialen Abstands (L) von dem mittleren Bereich der Walze (10) zu dem Ende (17) der Walze (10) im Hinblick auf das Ausgleichen des Verformungszustandes der Endbereiche (P) des Rahmens (16) der Walze (10) zunimmt, wobei der Verformungszustand dann ungleich ist, wenn die Walze belastet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D₂) des Rahmens (16) der Walze (10) innerhalb eines axialen Abstandes (L) von 0,4 ... 1,5 × dem Durchmesser (D₂) des Walzenrahmens (16) bei dem mittleren Bereich von dem mittleren Bereich der Walze (10) zu dem Walzenende (17) hin kleiner wird und die Polymerbeschichtung (11) an der Walze (10) innerhalb des axialen Abstandes (L) so dicker wird, dass der Außendurchmesser (D₃) der Walze (10) über die gesamte Länge der Walze (10) in der axialen Richtung im wesentlichen unveränderlich ist.
Walze gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerbeschichtung (11) aus einer Anzahl an Lagen (12, 13, 14, 15) besteht und eine der Lagen (14) an der Walze so ausgebildet ist, dass sie in der axialen Richtung innerhalb des Abstandes (L) zu dem Walzenende (17) hin so dicker wird, dass der Durchmesser (D₃) der Walze (10) in der axialen Richtung der Walze im wesentlichen unveränderlich bleibt.
Walze gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenaufbau der Polymerbeschichtung (11) bei dem Endbereich (P) der Walze (10) so zusammengesetzt ist, dass die Elastizität der Beschichtung (11) die zusätzliche Belastung ausgleicht, die durch die ungleichmäßige Verformung des Walzenrahmens (16) erzeugt worden ist.