WO2022238042A1 - Walzenbezug und walze - Google Patents

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WO2022238042A1
WO2022238042A1 PCT/EP2022/058221 EP2022058221W WO2022238042A1 WO 2022238042 A1 WO2022238042 A1 WO 2022238042A1 EP 2022058221 W EP2022058221 W EP 2022058221W WO 2022238042 A1 WO2022238042 A1 WO 2022238042A1
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WO
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roll cover
less
elastomeric material
roll
roller
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Application number
PCT/EP2022/058221
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English (en)
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Inventor
Franz Grohmann
Nina EGGERS
Anton HORAK
Stefan Pollaschek
Original Assignee
Voith Patent Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to US18/503,713 priority patent/US20240068164A1/en

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/08—Pressure rolls
    • D21F3/086—Pressure rolls having a grooved surface
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/02—Rolls; Their bearings
    • D21G1/0233—Soft rolls
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/10—Suction rolls, e.g. couch rolls
    • D21F3/105—Covers thereof

Definitions

  • the invention relates to a roll cover for a roll, in particular for use in a plant for the production or processing of a fibrous web according to the preamble of claim 1, and a corresponding roll.
  • a large number of rollers are used in industrial plants such as paper machines. These rollers can be used to guide the material web or to influence the surface properties. Another important application of such rollers is the pressing and dewatering of the fibrous web.
  • US Pat. No. 9,488,217 proposes that the grooves and bores be made very wide in relation to their depth. Specifically, it is suggested there that the width between the diameter is at least 70% of the depth or more.
  • the present invention aims to overcome the problems known in the prior art.
  • material web fibrous web and paper web are used synonymously in this application. This should include in particular cellulose webs, webs for graphic paper or packaging paper, cardboard webs, tissue webs and webs of special papers.
  • the object is completely achieved by a roll cover for a roll, in particular for use in a plant for the production or processing of a fibrous web, the roll cover comprising a radially outer functional layer which provides the surface of the roll cover that comes into contact with the web, and the functional layer Has structural elements in particular in the form of grooves and / or holes.
  • the functional layer is composed of an elastomer material that has a Poisson's ratio of more than 0.4.
  • the elastomeric material has a Poisson's ratio between 0.45 and 0.5, for example 0.47, 0.48 or 0.49.
  • a rubber material in particular a rubber formulation based on HNBR (hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber) or EPDM (ethylene propylene diene rubber) is used as the elastomer material.
  • HNBR hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber
  • EPDM ethylene propylene diene rubber
  • other elastomeric materials such as polyurethanes can also be used.
  • Poisson's number also called Poisson's ratio, Poisson's ratio or Poisson's ratio
  • Poisson's ratio is a material parameter in mechanics or strength of materials. It is used to calculate the transverse contraction and is one of the elastic constants of a material.
  • the Poisson's ratio is defined as the linearized negative ratio of the relative change in dimension transverse to the uniaxial direction of stress to the relative change in length under the influence of a one-dimensional mechanical stress state:
  • the roll covers are often operated at temperatures between 50°C and 60°C, it would be desirable to also determine the Poisson's ratio at these operating temperatures.
  • the effort involved in appropriately controlling the temperature of the measuring device is relatively high. Therefore, the Poisson's ratios that are in the frame - 4 - of this application are measured under laboratory conditions, ie at 20 ° C.
  • the Poisson's ratio hardly changes over a large temperature range. Significant changes can only be expected below the glass transition temperature, which is in the range of -20°C for such elastomers, or above 80°C - 100°C. Therefore, a measurement at 20°C is also representative for use at 50°- 60°C.
  • the Poisson's ratio measured in the tensile test is dependent on the tensile speed at which the test is carried out. At low speeds (e.g.: 10 mm/min), relaxation effects also occur and are also recorded, which are not relevant for the very rapid deformation that occurs in practice in the press nip - at speeds greater than 100 mm/min, no significant speed dependency was found.
  • the measured values described were therefore determined with a speed of 125mm/min, a preload of 1N in the range of 1.5 - 2.5% elongation and a measuring length (Lo) of 25mm in the case of the S1 rod and 20mm in the case of the S2 rod. Due to the scatter of the measured values, the median of at least 3, ideally at least 5, individual measurements was used.
  • the inventors have recognized that the material behavior of a roll cover in a treatment gap can be characterized very well by this material index.
  • an elastomer material in particular a rubber material, with a Poisson's ratio above 0.4, in particular between 0.45 and 0.5, there are no or only slight undesirable material deformations even at relatively high pressures in the treatment gap. This gives you a great deal of freedom to introduce structures into the surface of the roll cover. These structures are then not changed or only slightly changed in the treatment gap and their storage volume is largely retained.
  • the roll cover has grooves as structural elements, and the ratio of the groove width - 5 - to the groove depth is less than or equal to 0.7, in particular less than or equal to 0.68, 0.65, 0.6 or 0.5
  • the roll cover has bores as structural elements, and the ratio of the bore diameter to the bore depth is less than or equal to 0.7, in particular less than or equal to 0.68, 0.65, 0.6 or 0.5.
  • the groove width and/or the bore diameter is between 0.7 mm and 1.4 mm, preferably between 0.8 mm and 1.1 mm.
  • the groove depth and/or borehole depth is between 1.2mm and 2.5mm, in particular between 1.8mm and 2.2mm.
  • a groove width of 1.1mm and a groove depth of 2mm gives a ratio of 0.55.
  • a groove width of 0.8mm and a groove depth of 2.5mm results in a ratio of 0.32.
  • Roll covers according to aspects of the present invention also allow large open areas of up to 40% or 45% to be provided in the roll cover.
  • the open area can be 28%, 33% or 34%.
  • An open area of 33.3% means that with a groove width of 1mm, the lands between the grooves have a width of 2mm.
  • a soft roller cover can be provided.
  • the flatness of the functional layer is over 10 P&J, in particular between 15 P&J and 50 P&J. hardness values of 20 P&J, 6
  • P&J 25 P&J, 30 P&J or 35 P&J are common. Hardening of this type can be achieved very easily specifically with a rubber material, in particular a rubber formulation based on HNBR (hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber) or EPDM (ethylene propylene diene rubber).
  • HNBR hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber
  • EPDM ethylene propylene diene rubber
  • P & J refers to the measurement according to Pusey & Jones. In this measurement, softer materials have higher P & J values.
  • the statement that a roller cover has a hardness of more than 10 P&J means that the cover should be softer than 10 P&J.
  • the rolls, and in particular the roll covers are exposed to very harsh conditions when they are used, e.g. in a paper machine.
  • Mechanical influences such as the pressure in a nip and also friction, but also the chemical influence of the various process waters and process chemicals lead to constant wear of the roll cover.
  • a certain ratio e.g. width/depth ⁇ 0.7 or ⁇ 0.6mm
  • this wear is disturbing. For example, if % of the thickness of the cover is removed due to wear, while the width of the structure remains the same, the width/depth ratio increases by 1/3. As a result, there is a risk that the width/depth ratio is no longer in the desired range.
  • rollers can also change the properties of the material of the roller covers.
  • the material or the roller surface may harden or soften, for example.
  • the elastomeric material in particular in the case of a rubber material, has one, several or all of the following properties:
  • Property 2 Acid Resistance
  • An elastomeric material should be referred to as acid-resistant in the context of this application if the hardness of the elastomeric material increased by a maximum of 5 P&J, preferably 3 P&J, in particular 1 P&J or less changes.
  • the products that can provide constant dewatering performance show consistency over a wide range of media.
  • a rubber material can be used as the elastomeric material, which has all four properties, or at least properties 1, 2 and 3 together.
  • the object is achieved by a roller for a plant for producing or processing a fibrous web comprising an essentially cylindrical roller core and a roller cover applied thereto, the roller cover being designed according to one aspect of the invention. The invention is explained further below with the aid of examples.
  • the examples give some examples of elastomers suitable for use in a roll cover according to one aspect of the invention. These are different rubber materials. The invention is not limited to these example formulations either.
  • Example recipe 2 HNBR 20
  • this rubber material Before storage, this rubber material has a hardness between 20 and 25 P&J.
  • the elastomeric material has a Poisson's ratio above 0.4, in particular between 0.45 and 0.5.
  • the materials are all suitable for use in a roll cover according to one aspect of the present invention.
  • example formulation 1 EPDM 25
  • example formulation 2 HNBR 20
  • HNBR 20 shows only a relatively small change in hardness in all storage conditions.
  • the material is therefore very water-resistant, acid-resistant and alkali-resistant. Nevertheless, the measured change in hardness is already about twice as large as with formulation 1.
  • the reference formulation NBR 20 shows by far the greatest changes in hardness. When stored in caustic soda, the change in hardness is 10 P&J. - 11
  • FIG. 1 shows the relative changes in the modulus 10 value for the materials from Examples 1 and 2 and the reference material when stored in various media for 7 or 28 days (672 hours).
  • HNBR also shows advantageous properties. Both when stored in water and in sulfuric acid, the change in the modulus 10 value remains below 10% or even below 8%. Only when stored in sodium hydroxide solution is the module 10 value after 28 days only around 80% of the initial value.
  • NBR 20 performs worst here as well. When stored in water, there is already a strong change in elongation after 7 days, and after 28 days it is around 10%. When stored in sulfuric acid or caustic soda, the module 10 value of NBR 20 drops massively. After 28 days of storage in sulfuric acid, the value is only between 50% and 60% of the initial value.
  • NBR 20 With regard to the modulus 10 value, the use of NBR 20 will not be optimal in many applications, so that alternatives as described in Examples 1 and 2 are to be preferred here as well.

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)

Abstract

Walzenbezug sowie Walze insbesondere zum Einsatz in einer Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn, wobei der Walzenbezug eine radial äußere Funktionsschicht umfasst, welche die bahnberührende Oberfläche des Walzenbezugs zur Verfügung stellt, und wobei die Funktionsschicht Strukturelemente insbesondere in Form von Rillen und/oder Bohrungen aufweist, wobei die Funktionsschicht aus einem Elastomermaterial aufgebaut ist, das eine Poisson-Zahl über 0.4, insbesondere zwischen 0.45 und 0.5 aufweist.

Description

- 1 -
Walzenbezug und Walze
Die Erfindung betrifft einen Walzenbezug für eine Walze insbesondere zum Einsatz in einer Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Walze.
In Industrieanlagen wie beispielsweise Papiermaschinen kommt eine Vielzahl von Walzen zum Einsatz. Diese Walzen können zum Führen der Materialbahn dienen, oder auch zur Beeinflussung der Oberflächeneigenschaften. Ein weiteres wichtiges Einsatzgebiet solcher Walzen ist das Pressen und Entwässern der Faserstoffbahn. Dabei bildet eine Presswalze mit einem Gegenelement - häufig in Form einer Gegenwalze - einen Behandlungsspalt zum mechanischen Entwässern der Faserstoffbahn. Das Wasser kann dann teilweise in Strukturen der Walzenoberfläche wie z.B. Rillen oder (Blind-)Bohrungen aufgenommen werden. Diese Strukturen stellen ein Speichervolumen für das ausgepresste Wasser zur Verfügung.
Gerade bei Walzen mit relativ weichen Walzenoberflächen tritt hierbei aber das Problem auf, dass durch die im Behandlungsspalt wirkende Kraft der Bezug komprimiert wird, wodurch die Rillen oder Bohrungen ganz oder zumindest teilweise verschlossen werden und das Speichervolumen abnimmt.
Um trotzdem eine ausreichende Wasseraufnahmefähigkeit zu gewährleisten, und ein Rückbefeuchten („Rewetting“) der Papierbahn nach Verlassen des Behandlungsspaltes zu vermeiden wird in der Patentschrift US 9,488,217 vorgeschlagen, die Rillen und Bohrungen - im Verhältnis zu ihrer Tiefe - sehr breit auszuführen. Konkret wird dort vorgeschlagen, dass die Breite zw. der Durchmesser mindestens 70% der Tiefe oder mehr beträgt.
Nachteilig an dieser Lösung ist aber die Tatsache, dass durch ein Verbreitern der Rillen und Bohrungen die dazwischen liegenden Stege, also der Teil der Walzenoberfläche, der für den Aufbau des hydraulischen Drucks im Behandlungsspalt verantwortlich ist, - 2 notwendigerweise kleiner werden. Somit wird der Aufbau eines möglichst hohen hydraulischen Drucks, und damit eine hohe Auspressung der Bahn behindert.
Zusätzlich führen breite Rillen und / oder Bohrungen mit großem Durchmesser oft zu Markierungen im Papier. Dies kann beispielsweise in Form sogenannter „Lochschattenmarkierungen“ geschehen, die durch ein ungleichmäßiges Auswaschen von Fein- und Füllstoffen aus der Papierbahn entstehen.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgaben, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zu überwinden.
Es ist insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Walzenbezug bzw. eine Walze vorzuschlagen, der/die genügend Speichervolumen zur Verfügung stellt und gleichzeitig ausreichend hydraulischen Druck im Behandlungsspalt aufbauen kann.
Die Aufgaben werden vollständig gelöst durch einen Walzenbezug gemäß Anspruch 1 sowie eine Walze gemäß Anspruch 10.
Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Begriffe Materialbahn, Faserstoffbahn und Papierbahn werden im Rahmen dieser Anmeldung synonym verwendet. Damit sollen insbesondere Zellstoffbahnen, Bahnen für grafisches Papier oder Verpackungspapier, Kartonbahnen, Tissuebahnen sowie Bahnen von Spezialpapieren umfasst sein.
Hinsichtlich des Walzenbezugs wird die Aufgabe vollständig gelöst durch einen Walzenbezug für eine Walze insbesondere zum Einsatz in einer Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn, wobei der Walzenbezug eine radial äußere Funktionsschicht umfasst, welche die bahnberührende Oberfläche des Walzenbezugs zur Verfügung stellt, und wobei die Funktionsschicht Strukturelemente insbesondere in Form von Rillen und/oder Bohrungen aufweist. - 3 -
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Funktionsschicht aus einem Elastomermaterial aufgebaut ist, das eine Poisson-Zahl über 0.4 aufweist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Elastomermaterial eine Poissonzahl zwischen 0.45 und 0.5 aufweist, beispielsweise 0.47, 0.48 oder 0.49.
In besonders bevorzugten Ausführungen kann vorgesehen sein, dass als Elastomermaterial ein Gummimaterial, insbesondere eine Gummirezeptur auf Basis von HNBR (Hydrierter Acrylnitrilbutadien-Kautschuk) oder EPDM (Ethylen-Propylen- Dien-Kautschuk) verwendet wird. Alternativ können aber auch andere Elastomermaterialien, wie z.B. Polyurethane zum Einsatz kommen.
Die Poissonzahl, auch Querkontraktionszahl, Querdehnungszahl oder Querdehnzahl genannt; ist ein Materialkennwert in der Mechanik bzw. Festigkeitslehre. Sie dient der Berechnung der Querkontraktion und gehört zu den elastischen Konstanten eines Materials.
Die Poissonzahl ist dabei bekanntlich definiert als linearisiertes negatives Verhältnis aus relativer Änderung der Abmessung quer zur einachsigen Spannungsrichtung zur relativen Längenänderung bei Einwirkung eines eindimensionalen mechanischen Spannungszustandes:
Wird eine Probe (ein Vollmaterialstück - beispielsweise S1 oder S2 Stäbchen It. DIN 53504) gedehnt, indem sie an ihren Enden („in Längsrichtung“) auseinandergezogen wird, so kann dies Einfluss auf ihr Volumen haben. Bei einer Probe, deren Material eine Poissonzahl nahe 0.5 hat, bleibt das Volumen (fast) gleich - zieht man sie länger, so wird sie gerade so viel dünner, dass ihr Volumen (praktisch) gleich bleibt.
Da die Walzenbezüge häufig bei Temperaturen zwischen 50°C und 60° C betrieben werden wäre es wünschenswert, auch die Poissonzahl bei diesen Betriebstemperaturen zu ermitteln. Allerdings ist der Aufwand um die Messvorrichtung geeignet zu temperieren, relativ groß. Daher sind die Poissonzahlen, die im Rahmen - 4 - dieser Anmeldung angegeben werden, bei Laborbedingungen gemessen, also bei 20°C. Die Poissonzahl verändert sich über einen großen Temperaturbereich kaum. Wesentliche Änderungen sind lediglich unterhalb der Glasübergangstemperatur zu erwarten, die bei derartigen Elastomeren im Bereich von -20°C liegt, oder oberhalb von 80°C - 100 °C. Daher ist eine Messung bei 20°C auch für den Einsatz bei 50°- 60°C repräsentativ.
Wohl aber ist die im Zugversuch gemessene Poissonzahl abhängig von der Zuggeschwindigkeit mit der der Versuch durchgeführt wird. Bei niedrigen Geschwindigkeiten (z.B.: 10 mm/min) treten auch Relaxationseffekte und werden miterfasst, die für die in der Praxis auftretenden sehr raschen Verformung im Pressspalt nicht relevant sind - bei Geschwindigkeiten größer als 100mm/min wurde keine signifikante Geschwindigkeitsabhängigkeit mehr festgestellt. Die beschriebenen Messwerte wurden daher mit einer Geschwindigkeit von 125mm/min, einer Vorkraft von 1N im Bereich von 1.5 - 2.5% Dehnung und einer Messlänge (Lo) von 25 mm im Falle des S1 Stabes und 20mm im Falles des S2 Stabes ermittelt. Aufgrund der Streuung der Messwerte wurde der Median von mindestens 3 idealerweise mindestens 5 Einzelmessungen herangezogen. Die Erfinder haben erkannt, dass sich durch diese Materialkennzahl sehr gut das Materialverhalten eines Walzenbezugs in einem Behandlungsspalt charakterisieren lässt. Bei einem Elastomermaterial, insbesondere einem Gummimaterial, mit einer Poissonzahl über 0.4, insbesondere zwischen 0.45 und 0.5, kommt es auch bei relativ hohen Drücken im Behandlungsspalt zu keinen oder nur geringen unerwünschten Materialdeformationen. Somit hat man eine große Freiheit, in der Oberfläche des Walzenbezugs auch Strukturen einzubringen. Diese Strukturen werden im Behandlungsspalt dann nicht oder nur unwesentlich verändert und ihr Speichervolumen bleibt weitgehend erhalten. Insbesondere kann, im Gegensatz zum Stand der Technik vorgesehen sein, dass der Walzenbezug als Strukturelemente Rillen aufweist, und das Verhältnis der Rillenbreite - 5 - zur Rillentiefe kleiner oder gleich 0.7, insbesondere kleiner oder gleich 0.68, 0.65, 0.6 oder 0.5 ist
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Walzenbezug als Strukturelemente Bohrungen aufweist, und das Verhältnis der Bohrungsdurchmesser zur Bohrungstiefe kleiner oder gleich 0.7, insbesondere kleiner oder gleich 0.68, 0.65, 0.6 oder 0.5 ist.
In vorteilhaften Anwendungen kann vorgesehen sein, dass die Rillenbreite und/oder der Bohrungsdurchmesser zwischen 0.7 mm und 1.4mm, bevorzugt zwischen 0.8mm und 1.1mm betragen.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die Rillentiefe und/oder Bohrungstiefe zwischen 1.2mm und 2.5mm, insbesondere zwischen 1.8mm und 2.2mm beträgt.
Eine Rillenbreite von 1.1mm und eine Rillentiefe von 2mm ergibt beispielsweise ein Verhältnis von 0.55. Eine Rillenbreite von 0.8mm und eine Rillentiefe von 2.5mm führt zu einem Verhältnis von 0.32.
Walzenbezüge gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung erlauben es auch, große offene Flächen von bis zu 40% oder 45% im Walzenbezug vorzusehen. Dabei kann beispielsweise bei einem gerillten Walzenbezug die offenen Fläche 28%, 33% oder 34% betragen. Eine offenen Fläche von 33.3% bedeutet, dass bei einer Rillenbreite von 1mm die Stege zwischen den Rillen eine Breite von 2mm aufweisen. Bei Walzenbezügen, dies sowohl Rillen als auch Bohrungen aufweisen, sind noch größere offene Flächen möglich. Hier sind 28% bis 38% sehr häufig.
Durch diese im Vergleich zur Breite, bzw. dem Durchmesser eher tiefen Strukturelemente kann ausreichend Speichervolumen zur Verfügung gestellt, und trotzdem ausreichend hydraulischer Druck im Behandlungsspalt aufgebaut werden. In besonders vorteilhaften Ausführungen kann ein weicher Walzenbezug vorgesehen sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Flärte der Funktionsschicht über 10 P&J, insbesondere zwischen 15 P&J und 50 P&J beträgt. Härtewerte von 20 P&J, 6
25 P&J, 30 P&J bzw. 35 P&J sind dabei üblich. Derartige Härten lassen sich speziell mit einem Gummimaterial, insbesondere einer Gummirezeptur auf Basis von HNBR (Hydrierter Acrylnitrilbutadien-Kautschuk) oder EPDM (Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk) sehr einfach erzielen.
Die Härteangaben „P & J“ beziehen sich auf die Messung nach Pusey & Jones. Bei dieser Messung weisen weichere Materialien höhere P & J Werte auf. Die Angabe, dass ein Walzenbezug eine Härte über 10 P&J aufweist bedeutet also, dass der Bezug weicher als 10 P&J sein soll.
Die Walzen, und insbesondere die Walzenbezüge sind bei Ihrem Einsatz z.B. in einer Papiermaschine sehr harschen Bedingungen ausgesetzt. Mechanische Einflüsse wie der Druck in einem Walzenspalt und auch Reibung, aber auch der chemische Einfluss der verschiedenen Prozesswässer und Prozesschemikalien führen zu einem stetigen Verschleiß des Walzenbezugs. Besonders bei Walzen mit Strukturelement, bei denen es wie oben beschrieben, vorteilhaft ist, wenn die Tiefe der Strukturelemente im Vergleich zu ihrem Durchmesser bzw. ihrer Breite relativ groß ist bzw. wenn ein gewisses Verhältnis eingehalten werden soll (z.B. Breite/Tiefe < 0.7 oder <0.6mm) ist dieser Verschleiß störend. Wird z.B. durch Verschleiß % der Dicke des Bezugs abgetragen, während die Breite der Struktur gleich bleibt, so steigt Verhältnis Breite/Tiefe um 1/3. Dadurch besteht die Gefahr, dass das Verhältnis Breite/Tiefe nicht mehr in dem gewünschten Bereich liegt.
Weiterhin können sich durch den Einsatz der Walzen auch die Eigenschaften des Materials der Walzenbezüge verändern. Je nach verwendetem Elastomermaterial kann es beispielsweise zu einem Verhärten oder auch zu einem Erweichen des Materials bzw. der Walzenoberfläche kommen.
Es ist daher vorteilhaft, den Verschleiß des Walzenbezugs auch durch eine entsprechende Wahl des Oberflächenmaterials möglichst gering zu halten. Für einen Walzenbezug gemäß einem Aspekt der Erfindung kann es daher vorteilhaft sein, wenn - 7 - das Elastomermaterial, insbesondere im Falle eines Gummimaterials, eine, mehrere oder alle der folgenden Eigenschaften aufweist:
Eigenschaft 1 : Wasserbeständiqkeit Ein Elastomermaterial soll im Rahmen dieser Anmeldung als wasserbeständig bezeichnet werden, wenn sich während einer 672 h dauernden Lagerung bei 70°C in Wasser mit pH=7 die Härte des Elastomermaterials um maximal 5 P&J, bevorzugt 4 P&J, besonders bevorzugt 3 P&J, insbesondere 1 P&J oder weniger ändert. Eigenschaft 2: Säurebeständigkeit
Ein Elastomermaterial soll im Rahmen dieser Anmeldung säurebeständig bezeichnet werden, wenn sich während einer 672 h dauernden Lagerung bei 70°C in Schwefelsäure (H2S04) mit pH=1,5 die Härte des Elastomermaterials um maximal 5 P&J, bevorzugt 3 P&J insbesondere 1 P&J oder weniger ändert.
Eigenschaft 3: Laugenbeständigkeit
Ein Elastomermaterial soll im Rahmen dieser Anmeldung laugenbeständig bezeichnet werden, wenn sich während einer 672 h dauernden Lagerung bei 70°C in Natronlauge (NaOH) mit pH=14 die Härte des Elastomermaterials um maximal 10 P&J, bevorzugt 5 P&J, insbesondere 3 P & Joder weniger ändert.
Eigenschaft 4.: Spannungskonstanz
Die Produkte, die eine konstante Entwässerungsleistung erbringen können, zeigen sich über einen großen Medienbereich beständig. Hierzu sind Materialien vorteilhaft, bei denen sich der Spannungswert des Elastomermaterials bei 10% Dehnung („Modul 10“, gemessen im Zugversuch am S1 oder S2 Stäbchen It. DIN 53504) während einer 672 h dauernden Lagerung bei 70°C in Wasser pH=7 und/oder 5 gew%-Schwefelsäure und/oder 5 gew%-Natronlauge um weniger als 10% bevorzugt von weniger als 8% ändert. 8
In bevorzugten Ausführungen kann ein Gummimaterial als Elastomermaterial verwendet werden, welches alle vier Eigenschaften, oder zumindest die Eigenschaften 1 , 2 und 3 zusammen aufweist. Hinsichtlich der Walze wird die Aufgabe gelöst durch eine Walze für eine Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn umfassend einen im Wesentlichen zylindrischen Walzenkern und einen darauf aufgebrachten Walzenbezug, wobei der Walzenbezug nach einem Aspekt der Erfindung ausgeführt ist. Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe von Beispielen weiter erläutert.
Die Beispiele geben einige Beispiele für Elastomere, die für den Einsatz in einem Walzenbezug gemäß einem Aspekt der Erfindung geeignet sind. Es handelt sich dabei um verschiedene Gummimaterialien. Die Erfindung ist dabei auch nicht auf diese Beispielrezepturen beschränkt.
Die Angaben zur Härte bzw. Härteänderung sind, fall nicht explizit anders beschrieben, in P&J (Pusey & Jones).
- 9 -
Beispielrezeptur 1 : EPDM 25
Figure imgf000011_0001
Dieses Gummimaterial weist vor der Lagerung eine Härte zwischen 25 und 30 P&J auf. Beispielrezeptur 2: HNBR 20
Figure imgf000011_0002
Dieses Gummimaterial weist vor der Lagerung eine Härte zwischen 20 und 25 P&J auf.
Zur Beurteilung des Materialverhaltens im Walzenspalt hat sich die Betrachtung der Lagerung in verschiedenen Medien (pH-Werte & Chemikalien) bewährt.
Die Tabelle 1 zeigt hier die Härteänderung der Materialien bei Lagerung für 7 sowie 28 Tage (=672 Stunden) in Wasser, NaOH und H2SO4. Die Lagerung erfolgt bei einer Temperatur von 70°C.
Für die Beispielrezepturen 1 und 2, sowie die Referenzrezeptur NBR 20 auf Basis von Acrylnitril-Butadien-Kautschuk wurden Härteänderungen gemessen, die in der folgenden Tabelle dargestellt sind. Die Referenzrezeptur wies dabei vor der Lagerung auch eine Härte zwischen 20 und 25 P&J auf, die jedoch leicht unterhalb der Härte des HNBR 20 lag. 10
Bei allen drei Rezepturen weist das Elastomermaterial eine Poisson-Zahl über 0.4, insbesondere zwischen 0.45 und 0.5 auf. Die Materialien sind also generell alle für die Verwendung in einem Walzenbezug gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung geeignet.
Tabelle 1: Härteänderung nach 672 h Lagerung in [P&J]
Figure imgf000012_0001
Man erkennt, dass die Materialien in allen Fällen nach der Lagerung einen höheren P&J Werte aufweisen, und damit weicher werden. Das Ausmaß dieses Erweichens ist jedoch stark vom Polymermaterial abhängig.
Man erkennt, dass die Beispielrezeptur 1 (EPDM 25) bei allen Lagerungen nur eine sehr kleine Härteänderung erfährt. Selbst bei den üblicherweise harschesten Bedingungen in Natronlauge wird lediglich ein Anstieg von 2 P&J gemessen. Das Material ist daher hervorragend wasserbeständig, säurebeständig und laugenbeständig. Auch die Beispielrezeptur 2 (HNBR 20) weist bei allen Lagerungen nur eine relativ geringe Härteänderung auf. Das Material ist daher sehr gut wasserbeständig, säurebeständig und laugenbeständig. Trotzdem ist gemessene Härteänderung bereits etwa doppelt so groß, wie bei der Rezeptur 1. Die Referenzrezeptur (NBR 20) zeigt mit Abstand die größten Härteänderungen. Bei Lagerung in Natronlauge beträgt die Härteänderung 10 P&J. - 11
Die Härteänderungen dieser Referenzrezeptur in Wasser, Säure und besonders in Lauge sind dabei an der Grenze dessen, was noch als beständig betrachtet werden kann. In Anwendungen, wo diese Beständigkeitseigenschaften wichtig sind, wird man vorteilhafterweise eine Rezeptur mit solchen Härteänderungen nicht verwenden und stattdessen auf deutlich beständigere Alternativen wie z.B. die Rezepturen 1 oder 2 zurückgreifen.
Die Produkte, die eine konstante Entwässerungsleistung erbringen können, zeigen sich über einen großen Medienbereich beständig. Ein sehr guter Indikator hierfür ist die Messgröße „Modul 10“. Es ist generell vorteilhaft, wenn sich der Spannungswert des Elastomermaterials bei 10% Dehnung („Modul 10“, gemessen im Zugversuch am S1 oder S2 Stäbchen It. DIN 53504) während der Lagerung in Wasser, Lauge oder Säure nur gering ändert. Durch Verwendung eines Materials, bei dem es während einer 672 h dauernden Lagerung in Wasser bei 70°C zu einer Änderung des Spannungswertes „Modul 10“, von weniger als 10% bevorzugt von weniger als 8% kommt, werden über die Laufzeit des Bezuges konstante Entwässerungsbedingungen sichergestellt. Figur 1 zeigt für die Materialien aus Beispiel 1 und 2 sowie das Referenzmaterial die relativen Veränderungen des Modul 10 Wertes bei Lagerung in verschiedenen Medien über 7 bzw. 28 Tage (672 Stunden).
Hierbei fällt wie bereits bei der Untersuchung der Härteveränderung eine große Unterschiedlichkeit der Elastomermaterialien auf.
Auch hier zeigt sich EPDM 25 wieder als sehr vorteilhaft, da sich der Modul 10 Wert bei Lagerung in Wasser pH=7, 5 gew%-Schwefelsäure und auch in 5 gew%- Natronlauge auch nach 28 Tagen um weniger als 10%, in den meisten Fällen sogar von weniger als 8% ändert. - 12
Auch HNBR zeigt vorteilhafte Eigenschaften. Sowohl bei der Lagerung in Wasser, als auch in Schwefelsäure bleibt die Änderung des Modul 10 Werts unter 10% bzw. sogar unter 8%. Lediglich bei der Lagerung in Natronlauge zeigt liegt der Modul 10 Wert nach 28 Tagen nur noch bei rund 80% des Ausgangswertes.
Am schlechtesten schneidet auch hier NBR 20 ab. Bei der Lagerung in Wasser erfolgt bereits nach 7 Tagen eine starke Änderung der Dehnung, und nach 28 Tagen in etwa im Bereich von 10%. Bei Lagerung in Schwefelsäure oder Natronlauge sinkt der Modul 10 Wert bei NBR 20 massiv ab. Nach 28 Tagen Lagerung in Schwefelsäure liegt der Wert nur noch zwischen 50% und 60% des Ausgangswertes.
Auch im Hinblick auf dem Modul 10 Wert wird bei vielen Anwendungen die Verwendung von NBR 20 nicht optimal sein, so dass auch hier Alternativen wie in den Beispielen 1 und 2 beschrieben zu bevorzugen sind.

Claims

- 13 -Patentansprüche
1. Walzenbezug für eine Walze insbesondere zum Einsatz in einer Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn, wobei der Walzenbezug eine radial äußere Funktionsschicht umfasst, welche die bahnberührende Oberfläche des Walzenbezugs zur Verfügung stellt, und wobei die Funktionsschicht Strukturelemente insbesondere in Form von Rillen und/oder Bohrungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht aus einem Elastomermaterial aufgebaut ist, das eine Poisson-Zahl über 0.4, insbesondere zwischen 0.45 und 0.5 aufweist.
2. Walzenbezug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Elastomermaterial ein Gummimaterial, insbesondere eine Gummirezeptur auf Basis von HNBR oder EPDM verwendet wird.
3. Walzenbezug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenbezug als Strukturelemente Rillen aufweist, und das Verhältnis der Rillenbreite zur Rillentiefe kleiner oder gleich 0.7, insbesondere kleiner oder gleich 0.5 ist
4. Walzenbezug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenbezug als Strukturelemente Bohrungen aufweist, und das Verhältnis der Bohrungsdurchmesser zur Bohrungstiefe kleiner als 0.7, insbesondere kleiner oder gleich 0.5 ist.
5. Walzenbezug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte der Funktionsschicht über 10 P&J, insbesondere zwischen 15 P&J und 50 P&J beträgt.
6. Walzenbezug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomermaterial wasserbeständig ist, so dass sich während einer 672 h dauernden Lagerung bei 70°C in Wasser mit pH=7 die Härte des Elastomermaterials um maximal 5 P&J, bevorzugt 3 P&J oder weniger ändert. - 14 - Walzenbezug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomermaterial säurebeständig ist, so dass sich während einer 672 h dauernden Lagerung bei 70°C in Schwefelsäure (H2S04) mit pH=1,5 die Härte des Elastomermaterials um maximal 5 P&J, bevorzugt 3 P&J oder weniger ändert. Walzenbezug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomermaterial laugenbeständig ist, so dass sich während einer 672 h dauernden Lagerung bei 70°C in Natronlauge (NaOH) mit pH=14 die Härte des Elastomermaterials um maximal 10 P&J, bevorzugt 5 P&J oder weniger ändert. Walzenbezug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sich der Spannungswert des Elastomermaterials bei 10% Dehnung („Modul 10“, gemessen im Zugversuch am S1 oder S2 Stäbchen It. DIN 53504) während einer 672 h dauernden Lagerung bei 70°C in Wasser pH=7 und/oder 5 gew%- Schwefelsäure und/oder 5 gew%-Natronlauge um weniger als 10% bevorzugt von weniger als 8% ändert. Walze für eine Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn umfassend einen im Wesentlichen zylindrischen Walzenkern und einen darauf aufgebrachten Walzenbezug, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenbezug nach einem der vorherigen Ansprüche ausgeführt ist.
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