WO2013037526A1 - Roller and method for producing a roller - Google Patents

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WO2013037526A1 PCT/EP2012/063651 EP2012063651W WO2013037526A1 WO 2013037526 A1 WO2013037526 A1 WO 2013037526A1 EP 2012063651 W EP2012063651 W EP 2012063651W WO 2013037526 A1 WO2013037526 A1 WO 2013037526A1
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Sarah LIPPL
Michael Wokurek
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Voith Patent Gmbh
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    • D21F3/02Wet presses
    • D21F3/08Pressure rolls
    • D21F3/086Pressure rolls having a grooved surface

Abstract

The invention relates to a roller, in particular for a press section of a machine for producing and/or finishing a fibrous material web, like a paper, card box, or tissue machine, comprising a roller body and at least one cover layer made of a polymer, in particular of polyurethane, arranged thereon. The cover layer is provided with a surface facing the fibrous material web, having surface designs formed in said surface. The surface and/or the surface designs are provided with a water-repellent and stain-resistant coating.

Description

Walze und Verfahren zur Herstellung einer Walze  Roller and method for producing a roller
Die Erfindung betrifft eine Walze insbesondere zur Verwendung in einer bahnverarbeitenden und/oder -veredelnden Maschine wie einer Papier-, Karton- oder Tissuemaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Walze gemäß Anspruch 6. The invention relates to a roller, in particular for use in a web processing and / or finishing machine such as a paper, board or tissue machine according to the preamble of claim 1 and a method for producing such a roller according to claim 6.
In den o.g. Maschinen werden in der Pressenpartie gewöhnlich Presswalzen oder Saugpresswalzen eingesetzt, welche nach einer Erstentwässerung in der Formierpartie weitere Flüssigkeit aus der Faserstoffbahn insbesondere durch mechanischen Druck und/oder durch Absaugung entziehen. In the o.g. Machines are usually used in the press section press rolls or suction press rolls, which withdraw after a Erstentwässerung in the Formierpartie further liquid from the fibrous web, in particular by mechanical pressure and / or by suction.
Die eingesetzten Presswalzen oder Saugpresswalzen sind häufig mit Polyurethan beschichtet. Die Entwässerungskapazität des Press- oder Saugpresswalzenbezugs hängt dabei hauptsächlich vom Oberflächendesign des Walzenbezugs ab. Gewöhnlich sind Muster aus Blindbohrungen und Rillen vorhanden, welche ein offenes Volumen zur Verfügung stellen, in welches das aus der Faserstoffbahn ausgepresste Wasser ausweichen kann. Im Fall von Saugpresswalzen sind gewöhnlich zusätzlich noch Saugbohrungen vorhanden, welche den Walzenmantel durchgreifen. Durch die Saugbohrungen wird beispielsweise mittels eines in einem Innenvolumen der Walze angeordneten Saugkastens Wasser aus der Faserstoffbahn abgesaugt. Eine Presswalze gemäß dem Stand der Technik ist beispielsweise aus der WO201 1/015386 bekannt, wo eine Kombination eines Pressfilzes mit einem Presswalzenbezug und/oder einem Saugwalzenbezug für eine Papiermaschine beschrieben ist. Der Presswalzenbezug ist mit einer Umfangsrillenoberflächenstruktur versehen, wobei der Anteil einer offenen Oberfläche an der Gesamtoberfläche des Presswalzenbezugs im Bereich von 20 % bis 50 % liegt. Weiter ist eine Saugpresswalze beschrieben, die zusätzlich zu der Umfangsrillenoberflächenstruktur mit einer Lochanordnung mit einer Mehrzahl von den Saugwalzenbezug vollständig durchsetzenden Sauglöchern versehen ist, wobei der Anteil einer offenen Oberfläche an der Gesamtoberfläche des Saugwalzenbezugs im Bereich von 30 % bis 50 % liegt. Weiterhin können für beide Walzenformen zusätzliche Lochanordnungen in Form von Blindbohrungen vorgesehen sein. The press rolls or suction press rolls used are often coated with polyurethane. The dewatering capacity of the press or Saugpresszenzenbezugs depends mainly on the surface design of the roll cover. Usually there are patterns of blind holes and grooves which provide an open volume into which the water squeezed out of the fibrous web can escape. In the case of Saugpresswalzen usually suction holes are still available, which pass through the roll shell. By means of the suction bores, for example, water is sucked out of the fibrous web by means of a suction box arranged in an inner volume of the roller. A press roll according to the prior art is known, for example, from WO201 1/015386, where a combination of a press felt with a press roll cover and / or a suction roll cover for a paper machine is described. The press roll cover is provided with a circumferential groove surface structure, wherein the proportion of an open surface on the entire surface of the press roll cover is in the range of 20% to 50%. Further, a suction press roll is described which, in addition to the circumferential groove surface structure having a hole arrangement with a plurality of the suction roll cover, is completed passing through the suction holes, wherein the proportion of an open surface on the total surface of the Saugwalzenbezugs in the range of 30% to 50%. Furthermore, additional hole arrangements in the form of blind holes can be provided for both roll shapes.
Die Form, Größe und Anordnung der Oberflächenformen ist maßgeblich an der Qualität des Endproduktes beteiligt. Eine falsche Wahl der offenen Fläche kann zu Instabilität des Walzenbezugs sowie zu hydraulischen oder mechanischen Markierungen führen. The shape, size and arrangement of the surface forms is significantly involved in the quality of the final product. A wrong choice of open area can lead to instability of the roll cover as well as to hydraulic or mechanical markings.
Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Press- und Saugpresswalzenbezügen ist insbesondere, dass sie durch langen Gebrauch verschmutzen, wodurch die Oberflächenformen durch in der Fasersuspension vorhandene Füllstoffe, Faseragglomerate und Harzverunreinigungen zugesetzt werden und nicht mehr als offenes Volumen für die Entwässerung der Papierbahn zur Verfügung stehen. In der Folge sinkt die Gesamtentwässerung. Weiters können unerwünschte Schwankungen im Feuchtequerprofil durch ungleichmäßige Verschmutzung auftreten. Mechanische Reinigungsvorrichtungen liefern als Abhilfe nur unzureichende Ergebnisse zur Konditionierung von Walzenbezügen, da beispielsweise durch Schaber und Bürsten die Bohrungen nicht gereinigt werden können, während die Behandlung der Walze mit Waschlösungen zum Eintrag von unerwünschten Stoffen in die Faserstoffbahn und zum Rewetting derselben führen können. A disadvantage of the press and Saugpresswalzenbezügen known from the prior art is that they are polluted by prolonged use, whereby the surface forms are added by present in the fiber suspension fillers, fiber agglomerates and resin impurities and not more than open volume for the dewatering of the paper web To be available. As a result, the total drainage decreases. Furthermore, unwanted fluctuations in the moisture profile can occur due to uneven contamination. Mechanical cleaning devices provide as a remedy only insufficient results for the conditioning of roll covers, as for example by scrapers and brushes, the holes can not be cleaned, while the treatment of the roller with wash solutions for the entry of unwanted substances in the fibrous web and Rewetting can lead to the same.
Weiterhin ist von Nachteil, dass durch kapillare Effekte in den Oberflächenformen die Entwässerungseffizienz eingeschränkt ist, da das Wasser am Grund der Oberflächenformen durch die Oberflächenspannung hängenbleibt. Dieser Effekt kommt noch stärker zum Tragen, wenn die Oberflächenformen durch Verschmutzungen verengt sind. Aufgabe der Erfindung ist es somit, die bekannten Press- oder Saugpresswalzenbezüge so weiterzubilden, dass die oben genannten Nachteile vermieden werden können. Die Aufgabe wird hinsichtlich der Walze durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 und hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung einer derartigen Walze durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 6 jeweils in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen gelöst. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass eine Beschichtung auf die Oberfläche der Walze und/oder auf die Oberflächen der im Walzenbezug ausgebildeten Oberflächenformen aufgebracht ist, die sowohl wasser- als auch schmutzabweisend ist. Durch die schmutzabweisende Funktion der Beschichtung soll das Zuwachsen der Oberflächenformen verhindert werden. Furthermore, it is disadvantageous that the drainage efficiency is limited by capillary effects in the surface shapes, since the water gets stuck at the bottom of the surface shapes by the surface tension. This effect is even more pronounced when the surface forms are narrowed by soiling. The object of the invention is thus to further develop the known press or Saugpresswalzenbezüge so that the above-mentioned disadvantages can be avoided. The object is achieved with respect to the roller by the characterizing features of claim 1 and with respect to the method for producing such a roller by the characterizing features of claim 6 respectively in conjunction with the generic features. According to the invention, it is provided that a coating is applied to the surface of the roller and / or on the surfaces of the formed in the roll cover surface forms, which is both water and dirt repellent. Due to the dirt-repellent function of the coating, the growth of the surface forms should be prevented.
Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass durch die Beschichtung die Oberflächenenergie des Press- oder Saugpresswalzenbezugs gesenkt wird. Die Senkung der Oberflächenenergie führt dazu, dass Wasser und Schmutz nicht an der Oberfläche des Bezugs sowie in den Oberflächenformen haften bleiben, sondern rasch abtransportiert werden. Dies führt zu einer höheren Entwässerungseffizienz der Presswalze und somit auch der Papiermaschine. This is achieved in particular by the surface energy of the press or Saugpresswalzenbezugs is lowered by the coating. Lowering the surface energy means that water and dirt do not adhere to the surface of the cover as well as in the surface forms, but are transported away quickly. This leads to a higher dewatering efficiency of the press roll and thus also of the paper machine.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten und weiterführende Merkmale gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor. Further advantageous embodiment variants and further features will become apparent from the dependent claims.
Vorzugsweise kann die Beschichtung ganz oder teilweise eine Mischung aus einem Polyurethan oder einem Epoxidharz mit einem Additiv umfassen. Derartige Mischungen sind kostengünstig verfügbar und je nach den speziellen Anforderungen an die jeweilige Walzenposition auswählbar. Preferably, the coating may comprise in whole or in part a mixture of a polyurethane or an epoxy resin with an additive. Such mixtures are available at low cost and selectable according to the specific requirements of the respective roller position.
Vorteilhafterweise kann das Additiv ausgewählt sein aus: Silicium-Nanopartikel, PTFE-Partikel (Teflon ®), Fluor, Silikon. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Beschichtung auch ganz oder teilweise eine reaktive oberflächenaktive Substanz umfassen. Derartige Substanzen liegen fertig vor und können mit einem Minimum an Aufwand auf die Walzenoberfläche oder die Oberflächenformen aufgetragen werden. Advantageously, the additive may be selected from: silicon nanoparticles, PTFE particles (Teflon®), fluorine, silicone. According to a further advantageous development of the invention, the coating may also comprise, wholly or partly, a reactive surface-active substance. Such substances are ready and can be applied with a minimum of effort on the roll surface or the surface shapes.
Die Oberflächenformen können vorteilhafterweise in Form von Rillen, Saugbohrungen oder Blindbohrungen oder beliebigen Kombinationen daraus ausgebildet sein, so dass eine große Flexibilität in Bezug auf die offene Fläche vorhanden ist. Vorteilhafterweise kann die Beschichtung durch ein Spritzverfahren, ein Tauchverfahren, ein Walzverfahren oder durch Aufpinseln auf die Oberfläche aufgebracht und/oder in die Oberflächenformen eingebracht werden. The surface shapes may advantageously be in the form of grooves, suction holes or blind holes or any combination thereof so that there is great flexibility with respect to the open area. Advantageously, the coating can be applied to the surface by means of a spraying process, a dipping process, a rolling process or by brushing and / or introduced into the surface forms.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einiger Beispiele näher beschrieben. In the following the invention will be described in more detail with reference to some examples.
Auf eine ausführliche Beschreibung des Walzenaufbaus kann an dieser Stelle verzichtet werden, da derartige Walzen dem Fachmann bekannt sind. Die Erfindung ist für die Anwendung auf Polyurethanwalzen mit gängiger Härte und gängiger Oberflächenrauigkeit, wie sie üblicherweise in Papier-, Karton- oder Tissuemaschinen Verwendung finden, geeignet. A detailed description of the roll construction can be dispensed with at this point since such rolls are known to the person skilled in the art. The invention is suitable for use on polyurethane rolls of common hardness and common surface roughness, as are commonly used in paper, board or tissue machines.
Als Beschichtungsmaterialien eignen sich sowohl Mischungen aus einem Polyurethan oder einem Epoxydharz mit einem Additiv als auch reaktive oberflächenaktive Substanzen. Suitable coating materials are both mixtures of a polyurethane or an epoxy resin with an additive and also reactive surface-active substances.
Als funktionelle Additive eignen sich PTFE-Partikel (Teflon ®), Siliciunn-Nanopartikel, Fluor oder Silikone. Suitable functional additives are PTFE particles (Teflon®), Silicunn nanoparticles, fluorine or silicones.
Beispiel 1 : Example 1 :
Beschichtung der Walzenoberfläche und/oder der Oberflächenformen mit einer Mischung aus Araldite MY500 ® (trifunktionelles Epoxidharz) zu 100 Teilen mit einem Aminhärter wie beispielsweise Dodecylamin zu 100 Teilen. Das Mischungsverhältnis kann um bis zu +/- 5% von der 1 :1 Mischung abweichen. Coating of the roll surface and / or the surface forms with a mixture of Araldite MY500® (trifunctional epoxy resin) to 100 parts with a Amine hardener such as dodecylamine to 100 parts. The mixing ratio may differ up to +/- 5% from the 1: 1 mixture.
Die Epoxydharzmischung führt zu einem weitgehend unpolaren Polymer mit einer geringeren Oberflächenenergie als ein unbehandeltes Polymer. The epoxy resin mixture results in a substantially nonpolar polymer having a lower surface energy than an untreated polymer.
Die Beschichtung lässt man bei Raumtemperatur ablüften und brennt sie anschließend bei 120°C für 24 Stunden ein. Beispiel 2: The coating is allowed to flash at room temperature and then burned at 120 ° C for 24 hours. Example 2:
Beschichtung der Walzenoberfläche und/oder der Oberflächenformen mit Dow Corning 3140 RTV ® (lösemittelfreies, einkomponentiges kalthärtendes Silikonelastomer). Das Elastomer benötigt Luftfeuchtigkeit zum Aushärten und wird anschließend wiederum bei 120°C für 24 Stunden eingebrannt.  Coating the roll surface and / or surface forms with Dow Corning 3140 RTV ® (solvent-free, one-component cold-curing silicone elastomer). The elastomer requires moisture to cure and is then baked again at 120 ° C for 24 hours.
Beispiel 3: Example 3:
Beschichtung der Walzenoberfläche und/oder der Oberflächenformen mit einer Mischung aus Silicopon EF ® von Evonik (Silikonepoxidharz) mit Dynasylan AMEO ® von Evonik (3-Aminopropyltriethoxysilan).  Coating of the roll surface and / or the surface forms with a mixture of Silicopon EF® from Evonik (silicone epoxy resin) with Dynasylan AMEO® from Evonik (3-aminopropyltriethoxysilane).
Auch diese Beschichtung wird abschließend bei 120°C für 24 Stunden eingebrannt. Beispiel 4: This coating is also baked at 120 ° C for 24 hours. Example 4:
Beschichtung der Walzenoberfläche und/oder der Oberflächenformen mit einer reaktiven oberflächenaktiven Substanz wie z.B. Hexadecafluorooxiran 0,5% in Heptan oder Hexadecylisocyanat 1 % in Heptan. Auch diese Beschichtung wird abschließend bei 120°C für 24 Stunden eingebrannt. Allen genannten Beschichtungen ist dabei gemein, dass sie die Oberflächenenergie des Press- oder Saugpresswalzenbezugs senken. Die Senkung der Oberflächenenergie führt dazu, dass Wasser und Schmutz nicht an der Oberfläche des Bezugs sowie in den Oberflächenformen haften bleiben, sondern rasch abtransportiert werden, so dass eine über die Lebensdauer der Beschichtung gleichmäßige Entwässerungsleistung der Walze erhalten bleibt. Coating the roll surface and / or surface forms with a reactive surfactant such as hexadecafluorooxirane 0.5% in heptane or hexadecyl isocyanate 1% in heptane. This coating is also baked at 120 ° C for 24 hours. All these coatings have in common that they reduce the surface energy of the press or Saugpresswalzenbezugs. The reduction in surface energy causes water and dirt not to adhere to the surface of the cover and in the surface shapes, but are transported away quickly, so that over the life of the coating uniform dewatering performance of the roller is maintained.
Wenn die Beschichtung ganz oder teilweise während des Betriebs der Walze abgetragen worden ist, kann sie im Rahmen eines Walzenservice erneut aufgebracht werden. Dies ist ebenso möglich, wenn eine weitere Oberflächenform, wie beispielsweise eine zusätzliche Rille, eingebracht wird. If the coating has been completely or partially eroded during operation of the roll, it may be reapplied as part of a roll service. This is also possible if another surface shape, such as an additional groove, is introduced.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Walze insbesondere für eine Pressenpartie einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredelung einer Faserstoffbahn wie einer Papier-, Karton- oder1 . Roller, in particular for a press section of a machine for producing and / or finishing a fibrous web, such as a paper, cardboard or paper web
Tissuemaschine, umfassend einen Walzenkörper und zumindest eine darauf angeordnete Bezugsschicht aus einem Polymer, insbesondere aus Polyurethan, wobei die Bezugsschicht eine der Faserstoffbahn zugewandte Oberfläche und in der Oberfläche ausgebildete Oberflächenformen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Bezugsschicht und/oder die Oberflächenformen in der Bezugsschicht mit einer wasser- und schmutzabweisenden Beschichtung versehen sind. A tissue machine comprising a roller body and at least one reference layer made thereon of a polymer, in particular polyurethane, wherein the cover layer has a surface facing the fibrous web and surface forms formed in the surface, characterized in that the surface of the cover layer and / or the surface forms in the Cover layer are provided with a water and dirt repellent coating.
2. Walze nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ganz oder teilweise eine Mischung aus einem Polyurethan oder einem Epoxidharz mit einem Additiv umfasst. 2. Roller according to claim 1, characterized in that the coating comprises wholly or partly a mixture of a polyurethane or an epoxy resin with an additive.
3. Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv ausgewählt ist aus: Silicium-Nanopartikel, Teflon, Fluor, Silikon. 3. Roller according to claim 2, characterized in that the additive is selected from: silicon nanoparticles, teflon, fluorine, silicone.
4. Walze nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ganz oder teilweise eine reaktive oberflächenaktive Substanz umfasst. 4. Roller according to claim 1, characterized in that the coating comprises wholly or partly a reactive surface-active substance.
5. Walze nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenformen in Form von Rillen, Saugbohrungen oder Blindbohrungen oder beliebigen Kombinationen daraus ausgebildet sind. 5. Roller according to one of the preceding claims, characterized in that the surface shapes in the form of grooves, suction holes or blind holes or any combination thereof are formed.
6. Verfahren zur Herstellung einer Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: 6. A process for producing a roll according to one of the preceding claims, comprising the following process steps:
- Herstellen einer Walze mit zumindest einer Bezugsschicht,  Producing a roll with at least one cover layer,
- Schleifen der Walze bis zu einer vorbestimmten Oberflächenrauhigkeit, - Einbringen der gewählten Kombination von Oberflächenformen in die der Faserstoffbahn zugewandten Oberfläche der Bezugsschicht, Grinding the roller to a predetermined surface roughness, Introducing the selected combination of surface forms into the surface of the cover layer facing the fibrous web,
- Aufbringen der wasser- und schmutzabweisenden Beschichtung,  Application of the water and dirt repellent coating,
- Ablüften der Beschichtung,  - bleeding the coating,
- Einbrennen der Beschichtung.  - Burning the coating.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die7. The method according to claim 6, characterized in that the
Beschichtung durch ein Spritzverfahren, ein Tauchverfahren, ein Walzverfahren oder durch Aufpinseln auf die Oberfläche aufgebracht und/oder in die Oberflächenformen eingebracht wird. Coating is applied by a spraying method, a dipping method, a rolling method or by brushing on the surface and / or introduced into the surface forms.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the
Beschichtung für 24 Stunden bei 120° eingebrannt wird. Coating is baked for 24 hours at 120 °.
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