WO2014198657A1 - Walzenbezug - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a roll cover for use in a machine for the production, further processing and / or finishing of a fibrous web such as a paper, board or tissue web according to the preamble of claim 1.
- press and suction press rolls are used to dewater the fiber web.
- the rollers used are usually provided with a roll cover made of polyurethane for this application.
- the duration of use of such a polyurethane roll cover depends, inter alia, on the wear resistance of the polyurethane.
- the dewatering capacity is adjustable above all by the design of the surface of the roll cover. Surface shapes such as grooves, suction and blind bores are commonly incorporated to increase the capacity for water absorption and drainage.
- roller coverings of this type are apparent, for example, from EP2584092A1.
- a roller is described for a machine for producing a material web, in particular for a paper, board or tissue machine, which comprises a cylindrical roll shell and an elastic roll cover covering the surface of the roll shell with an outwardly facing work contact surface, surface forms in the work contact surface are provided which define in their entirety an open area and / or an open volume.
- the surface shapes have in the axial length of the roller-related edge regions to a middle region of different sized open area and / or a different sized open volume.
- a roll cover with the characterizing features of claim 1 in conjunction with the generic features.
- the polyurethane comprises at least one polyol which is selected from: polyethers having a molecular weight of 250 to 3000 g / mol, polybutadienes having a molecular weight of 250 to 3000 g / mol or polycarbonates having a molecular weight of 250 to 3000 g / mol or Mixtures thereof.
- the polyols may be mixed in their nature and / or in their molecular weight.
- the latter has shown a surprisingly strong influence on the properties of the polyurethane.
- the polyurethane may contain a diisocyanate which is selected from aromatic or aliphatic diisocyanates or mixtures thereof.
- the diisocyanate may be selected from: diphenylmethane diisocyanate, toluene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate or mixtures thereof.
- the polyurethane may further contain a chain extender or crosslinker selected from: diamines, diols, trifunctional products or mixtures thereof.
- the chain extender or crosslinker may be selected from: MCDEA, MOCA, 1,4-butanediol, trimethylolpropane.
- the roll cover has a working contact surface facing the fiber web, in which surface forms may be provided which in their entirety define an open area and / or an open volume.
- the surface shapes may be selected from: grooves, blind holes, suction holes or combinations thereof.
- the drainage performance of the roll cover can be optimized.
- the roll cover according to the invention can be made in a hardness of 3 to 40 according to Pusey & Jones (P & J).
- the roller may preferably be designed as a press roll or as a suction press roll.
- Rollers are found in fibrous web machines such as paper, board or tissue machines in many positions. They serve at different positions for different purposes such as the guidance and deflection of the fiber web and the fiber web transporting paper machine clothing as well as the drainage, equalization and smoothing of the fiber web.
- the dewatering by means of rollers takes place in particular in the press section of a fiber web machine, where the fibrous web passes through one or more so-called press nips between two or more rolls after initial dewatering in the forming section together with one or more paper machine clothing such as press felts or conveyor belts and thereby by pressure and / or suction is further dewatered to a desired solids content.
- the rollers usually have a roller core made of a solid material such as metal or fiber-reinforced plastic and arranged on the roller core and this surrounding roller cover. This may be hard or soft depending on position and function and may consist of a polymer such as polyurethane or of a rubber material, for example.
- the dewatering takes place on the one hand on the water absorbency of paper machine clothing, which are usually multi-layered and can absorb and store a certain amount of water from the fiber web in their individual layers, and to a greater extent by pressing or suction press rolls on one of the fiber web facing working contact surface of the roll cover have surface shapes that define in their entirety an open area or an open volume, which is a measure of the Dewatering capacity of the roller represents.
- Suction press rolls are also pressurized from the inside with a vacuum and take through corresponding holes on the water from the fiber web.
- Such surface shapes are usually formed in the form of grooves and holes.
- the grooves can be made spirally or as single stitches.
- the holes may be formed as blind or blind holes, which are formed only in the roll cover, or as the roll cover and the roll shell by cross suction holes.
- paper machine clothing which bridges the open surface of the roll cover, also breaks into wide surface forms.
- the paper machine clothing thus depends on the surface shapes, which can also lead to undesirable marks, which are visible in the final product and affect its quality. It is thus desirable to make the roll cover so that the lands between the surface shapes are more stable and are not easily deformed or broken under load.
- the general wear resistance of the roll cover can also be increased with these measures.
- the hydrolysis resistance of the roll cover should not suffer from the measures according to the invention.
- the particular wear resistance of a roll cover can be modeled by the appropriate selection of the polyurethane and in particular by the selection of the polyols, which form a main component of the polymer.
- Suitable polyols for the production of such roll covers are polyethers having a molecular weight of 250 to 3000 g / mol, polybutadienes having a molecular weight of 250 to 3000 g / mol or polycarbonates having a molecular weight of 250 to 3000 g / mol.
- Polyether provides a very good hydrolysis resistance, but is only partially firm and resistant.
- polyester is very strong and resistant, very resistant to abrasion, but has poor resistance to hydrolysis.
- Polycarbonate is characterized by a high strength and resistance and by a good hydrolysis resistance.
- the polyurethane must contain a diisocyanate which is selected from aromatic or aliphatic diisocyanates or mixtures thereof. Particularly suitable are diphenylmethane diisocyanate, toluene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate or mixtures thereof.
- the polyurethane contains a chain extender or crosslinker selected from diamines, diols, trifunctional products or mixtures thereof. Particularly suitable are MCDEA, MOCA, 1, 4-butanediol, trimethylolpropane or mixtures thereof.
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Abstract
Es wird ein Walzenbezug für eine Walze für eine Maschine zur Herstellung einer Materialbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuemaschine angegeben, mit einem zylindrischen Walzenmantel, wobei die Oberfläche des Walzenmantels durch den Walzenbezug zumindest bereichsweise überdeckt ist, wobei der Walzenbezug elastisch ausgebildet ist und zumindest bereichsweise aus einem Polyurethan besteht. Das Polyurethan weist zumindest ein Polyol auf, welches ausgewählt ist aus: Polyether mit einem Molekulargewicht von 250 bis 3000 g/mol, Polybutadiene mit einem Molekulargewicht von 250 bis 3000 g/mol oder Polycarbonate mit einem Molekulargewicht von 250 bis 3000 g/mol oder Mischungen daraus.
Description
Walzenbezug
Die Erfindung geht aus von einem Walzenbezug zur Anwendung in einer Maschine zur Herstellung, Weiterverarbeitung und/oder Veredelung einer Faserbahn wie einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 .
In Papiermaschinen werden Press- und Saugpresswalzen eingesetzt, um die Faserbahn zu entwässern. Die eingesetzten Walzen werden für diese Anwendung gewöhnlich mit einem Walzenbezug aus Polyurethan versehen. Die Einsatzdauer eines solchen Polyurethan-Walzenbezuges hängt dabei unter anderem von der Verschleißbeständigkeit des Polyurethans ab. Die Entwässerungskapazität ist vor allem über die Gestaltung der Oberfläche des Walzenbezuges einstellbar. Es werden üblicherweise Oberflächenformen wie Rillen, Saug- und Blindbohrungen eingebracht, um die Kapazität für Wasseraufnahme und Wasserableitung zu erhöhen.
Derartige Walzenbezüge gehen beispielsweise aus der EP2584092A1 hervor. Es ist eine Walze für eine Maschine zur Herstellung einer Materialbahn, insbesondere für eine Papier-, Karton- oder Tissuemaschine beschrieben, welche einen zylindrischen Walzenmantel und einen die Oberfläche des Walzenmantels überdeckenden elastischen Walzenbezug mit einer nach außen weisenden Arbeitskontaktfläche umfasst, wobei in der Arbeitskontaktfläche Oberflächenformen vorgesehen sind, welche in ihrer Gesamtheit eine offene Fläche und/oder ein offenes Volumen definieren. Die Oberflächenformen weisen in auf die axiale Länge der Walze bezogenen Randbereichen eine zu einem mittleren Bereich unterschiedlich große offene Fläche und/oder ein unterschiedlich großes offenes Volumen auf.
Im Laufe der Einsatzzeit der Bezüge kommt es aufgrund des Verschleißes oftmals zum Ausbrechen der zwischen den Rillen, Sauglöchern und Blindbohrungen befindlichen Stegen. Außerdem ist der Walzenbezug ganz allgemein einem gewissen Verschleiß unterworfen, der dazu führt, dass der Bezug dünner wird. Wird ein Grenzwert unterschritten, muss die Walze ausgebaut, überdreht und ggf. neu bezogen werden, um anschließend die Oberflächenformen neu herzustellen.
Werden die Wartungsintervalle zu kurz, sind häufige Maschinenstillstände zu verzeichnen, die den Papiermaschinenbetreiber negativ belasten. Es ist somit im Interesse des Papiermachers, Walzenbezüge einzusetzen, welche eine hohe Verschleißbeständigkeit bei gleichbleibend hoher Entwässerungsleistung bieten.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Walzenbezug mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen. Durch eine geeignete Auswahl der in dem Polyurethan eingesetzten Polyole kann ein Walzenbezug hergestellt werden, der verschleißbeständig ist und damit die Verlängerung von Wartungsintervallen ermöglicht, die Gefahr von Stegbrüchen vermindert und gleichzeitig die Entwässerungskapazität und die Pressleistung der Walze auf gleichbleibend hohem Niveau erhält.
Erfindungsgemäß weist das Polyurethan zumindest ein Polyol auf, welches ausgewählt ist aus: Polyether mit einem Molekulargewicht von 250 bis 3000 g/mol, Polybutadiene mit einem Molekulargewicht von 250 bis 3000 g/mol oder Polycarbonate mit einem Molekulargewicht von 250 bis 3000 g/mol oder Mischungen daraus.
Die Auswahl der Polyole ist von herausragender Bedeutung bei der Modellierung des Eigenschaftsspektrums eines Polyurethans hinsichtlich Festigkeit, Abriebsbeständigkeit, Hydrolysebeständigkeit etc. Somit ist es möglich, den Walzenbezug in Bezug auf seine Laufzeit zu optimieren, ohne Einbußen hinsichtlich der Performance hinnehmen zu müssen. In der Folge sind längere Wartungsintervalle und ein effizienterer Betrieb der Faserbahnmaschine zu erwarten.
Weitere vorteilhafte Aspekte und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einem besonders bevorzugten Aspekt der Erfindung können die Polyole hinsichtlich ihrer Art und/oder hinsichtlich ihres Molekulargewichts gemischt sein. Insbesondere letzteres hat einen überraschend starken Einfluss auf die Eigenschaften des Polyurethans gezeigt.
Bevorzugt kann das Polyurethan ein Diisocyanat enthalten, welches ausgewählt ist aus aromatischen oder aliphatischen Diisocyanaten oder Mischungen daraus.
Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung kann das Diisocyanat ausgewählt sein aus: Diphenylmethandiisocyanat, Toluoldiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat oder Mischungen daraus.
Das Polyurethan kann weiterhin einen Kettenverlängerer oder Vernetzer enthalten, der ausgewählt ist aus: Diamine, Diole, trifunktionelle Produkte oder Mischungen daraus.
Bevorzugt kann der Kettenverlängerer oder Vernetzer ausgewählt sein aus: MCDEA, MOCA, 1 ,4-Butandiol, Trimethylolpropan.
Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung weist der Walzenbezug eine der Faserbahn zugewandte Arbeitskontaktfläche auf, in welcher Oberflächenformen vorgesehen sein können, welche in ihrer Gesamtheit eine offene Fläche und/oder ein offenes Volumen definieren.
Bevorzugt können die Oberflächenformen ausgewählt sein aus: Rillen, Blindbohrungen, Saugbohrungen oder Kombinationen daraus. Durch gezielte Auswahl und Gestaltung der Oberflächenformen kann die Entwässerungsleistung des Walzenbezuges optimiert werden. Vorteilhafterweise kann der erfindungsgemäße Walzenbezug in einer Härte von 3 bis 40 nach Pusey & Jones (P&J) ausgeführt sein.
Die Walze kann dabei vorzugsweise als Presswalze oder als Saugpresswalze ausgeführt sein.
Die Erfindung wird nachfolgend ohne Einschränkung der Allgemeinheit näher beschrieben.
Walzen sind in Faserbahnmaschinen wie Papier-, Karton- oder Tissuemaschinen in vielen Positionen zu finden. Sie dienen an verschiedenen Positionen unterschiedlichen Zwecken wie beispielsweise der Führung und Umlenkung der Faserbahn sowie der die Faserbahn transportierenden Papiermaschinenbespannungen sowie der Entwässerung, Vergleichmäßigung und Glättung der Faserbahn. Die Entwässerung über Walzen erfolgt insbesondere in der Pressenpartie einer Faserbahnmaschine, wo die Faserbahn nach der Initialentwässerung in der Formierpartie gemeinsam mit einer oder mehreren Papiermaschinenbespannungen wie Pressfilzen oder Transportbändern einen oder mehrere sogenannte Pressnips zwischen zwei oder mehr Walzen durchläuft und dabei durch Druck und/oder Besaugung weiter bis zu einem gewünschten Trockengehalt entwässert wird. Die Walzen weisen dabei gewöhnlich einen Walzenkern aus einem festen Material wie Metall oder faserverstärktem Kunststoff sowie einen auf dem Walzenkern angeordneten und diesen umgebenden Walzenbezug auf. Dieser kann je nach Position und Funktion hart oder weich sein und beispielsweise aus einem Polymer wie Polyurethan oder aus einem Gummiwerkstoff bestehen.
Die Entwässerung erfolgt dabei einerseits über die Wasseraufnahmefähigkeit der Papiermaschinenbespannungen, die gewöhnlich mehrlagig ausgebildet sind und in ihren einzelnen Lagen eine gewisse Menge Wasser aus der Faserbahn aufnehmen und speichern können, sowie in verstärktem Maß durch Press- oder Saugpresswalzen, die an einer der Faserbahn zugewandten Arbeitskontaktfläche des Walzenbezuges Oberflächenformen aufweisen, die in ihrer Gesamtheit eine offene Fläche bzw. ein offenes Volumen definieren, welches ein Maß für die
Entwässerungskapazität der Walze darstellt. Saugpresswalzen sind zudem von innen mit einem Vakuum beaufschlagt und nehmen durch entsprechende Bohrungen Wasser aus der Faserbahn auf. Derartige Oberflächenformen sind gewöhnlich in Form von Rillen und Bohrungen ausgebildet. Die Rillen können spiralig oder als Einzeleinstiche hergestellt sein. Die Bohrungen können als Blind- oder Sackbohrungen, welche lediglich im Walzenbezug ausgebildet sind, oder als den Walzenbezug und den Walzenmantel durchgreifenden Saugbohrungen ausgebildet sein.
Je mehr offene Fläche bzw. offenes Volumen vorhanden sind, desto höher ist die Aufnahmefähigkeit für Wasser, jedoch wird der Walzenbezug dann in zunehmendem Maß instabil, sich insbesondere in der Neigung zu Ausbrüchen der zunehmend schmaleren und somit empfindlicheren Stege zwischen den einzelnen Oberflächenformen äußert. Die Entwässerungswirkung ist dann nicht mehr gewährleistet. Außerdem besteht bei beschädigten Oberflächenformen die Gefahr von mechanischen Markierungen der Faserbahn, die im Endprodukt sichtbar ist.
Zudem bricht in weite Oberflächenformen auch die Papiermaschinenbespannung ein, die die offene Fläche des Walzenbezuges überbrückt. Die Papiermaschinenbespannung hängt somit in die Oberflächenformen hinein, was ebenfalls zu unerwünschten Markierungen führen kann, welche im Endprodukt sichtbar sind und dessen Qualität beeinträchtigen. Es ist somit wünschenswert, den Walzenbezug so zu gestalten, dass die Stege zwischen den Oberflächenformen stabiler sind und nicht so leicht unter Belastung verformt werden bzw. ausbrechen. Die allgemeine Verschleißfestigkeit des Walzenbezuges kann mit diesen Maßnahmen ebenfalls gesteigert werden. Die Hydrolysebeständigkeit des Walzenbezuges sollte hingegen unter den erfindungsgemäßen Maßnahmen nicht leiden.
Die besondere Verschleißfestigkeit eines Walzenbezuges kann durch die geeignete Auswahl des Polyurethans und hierbei insbesondere durch die Auswahl der Polyole, welche einen Hauptbestandteil des Polymers bilden, modelliert werden. Durch den Einsatz dieser Polyole werden die viskoelastischen Eigenschaften des Polyurethans verschoben. Durch diese Verschiebung reagiert das Polyurethan im Pressnip härter als ein vergleichbares Polyurethan in bekannter Mischung bei gleicher P&J-Härte. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind dabei besonders für Walzenbezüge in einem Härtebereich von 3 bis 40 P&J geeignet.
Geeignete Polyole für die Herstellung derartiger Walzenbezüge sind dabei Polyether mit einem Molekulargewicht von 250 bis 3000 g/mol, Polybutadiene mit einem Molekulargewicht von 250 bis 3000 g/mol oder Polycarbonate mit einem Molekulargewicht von 250 bis 3000 g/mol.
Je nachdem, welches Polyol man wählt, erhält man unterschiedliche Eigenschaften im Polyurethan. Polyether vermittelt eine sehr gute Hydrolyse Beständigkeit, ist jedoch nur bedingt fest und widerstandsfähig. Polyester ist dagegen sehr fest und widerstandsfähig, sehr abriebbeständig, weist aber eine schlechte Hydrolysebeständigkeit auf. Polycarbonat zeichnet sich durch eine hohe Festigkeit und Widerstandsfähigkeit sowie durch eine gute Hydrolysebeständigkeit aus.
Dabei ist es möglich und wünschenswert in Hinblick auf die oben angesprochenen Eigenschaftsprofile der Polyole, Mischungen der o.g. Polyole zu verwenden, um das Eigenschaftsspektrum des Polyurethans zu modellieren. Weiterhin ist es möglich, auch hinsichtlich der Molekulargewichte unterschiedliche Mischungen sowohl des gleichen Polyols sowie einer Mischung verschiedener Polyole zu verwenden. Insbesondere eine Senkung des Molekulargewichts hat sich nach Versuchen der Anmelderin als überraschend vorteilhaft in Bezug auf die viskoelastischen Eigenschaften des Polyurethans herausgestellt.
Des Weiteren muss das Polyurethan ein Diisocyanat enthalten, welches ausgewählt ist aus aromatischen oder aliphatischen Diisocyanaten oder Mischungen daraus. Besonders geeignet sind dabei Diphenylmethandiisocyanat, Toluoldiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat oder Mischungen daraus.
Das Polyurethan enthält einen Kettenverlängerer oder Vernetzer, der ausgewählt ist aus Diamine, Diole, trifunktionelle Produkte oder Mischungen daraus. Besonders geeignet sind MCDEA, MOCA, 1 ,4-Butandiol, Trimethylolpropan oder Mischungen daraus.
Claims
1 . Walzenbezug für eine Walze für eine Maschine zur Herstellung einer Material bahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuemaschine mit einem zylindrischen Walzenmantel, wobei die Oberfläche des Walzenmantels durch den Walzenbezug zumindest bereichsweise überdeckt ist, wobei der Walzenbezug elastisch ausgebildet ist und zumindest bereichsweise aus einem Polyurethan besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethan zumindest ein Polyol aufweist, welches ausgewählt ist aus: Polyether mit einem Molekulargewicht von 250 bis 3000 g/mol, Polybutadiene mit einem Molekulargewicht von 250 bis 3000 g/mol oder Polycarbonate mit einem Molekulargewicht von 250 bis 3000 g/mol oder Mischungen daraus.
2. Walzenbezug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Polyole hinsichtlich ihrer Art und/oder hinsichtlich ihres Molekulargewichts gemischt sind.
3. Walzenbezug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Polyurethan ein Diisocyanat enthält, welches ausgewählt ist aus aromatischen oder aliphatischen Diisocyanaten oder Mischungen daraus.
4. Walzenbezug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Diisocyanat ausgewählt ist aus: Diphenylmethandiisocyanat, Toluoldiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat oder Mischungen daraus.
5. Walzenbezug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethan einen Kettenverlängerer oder Vernetzer enthält, der ausgewählt ist aus: Diamine, Diole, trifunktionelle Produkte oder Mischungen daraus.
6. Walzenbezug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Kettenverlängerer oder Vernetzer ausgewählt ist aus: MCDEA, MOCA, 1 ,4- Butandiol, Trimethylolpropan oder Mischungen daraus.
7. Walzenbezug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Walzenbezug eine der Faserbahn zugewandte Arbeitskontaktfläche aufweist, in welcher Oberflächenformen vorgesehen sind, welche in ihrer Gesamtheit eine offene Fläche und/oder ein offenes Volumen definieren.
8. Walzenbezug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Oberflächenformen ausgewählt sind aus: Rillen, Blindbohrungen, Saugbohrungen oder Kombinationen daraus.
9. Walzenbezug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenbezug eine Härte von 3 bis 40 nach Pusey & Jones (P&J) aufweist.
10. Walzenbezug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze als Presswalze oder als Saugpresswalze ausgeführt ist.
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