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EP0843758B1 - Roller - Google Patents

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Info

Publication number
EP0843758B1
EP0843758B1 EP96919626A EP96919626A EP0843758B1 EP 0843758 B1 EP0843758 B1 EP 0843758B1 EP 96919626 A EP96919626 A EP 96919626A EP 96919626 A EP96919626 A EP 96919626A EP 0843758 B1 EP0843758 B1 EP 0843758B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coating
roller
roller according
soft metal
paper
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP96919626A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0843758A1 (en
Inventor
Peter Svenka
Bernhard Brendel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eduard Kuesters Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Original Assignee
Eduard Kuesters Maschinenfabrik GmbH and Co KG
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.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE1995129711 external-priority patent/DE19529711A1/en
Priority claimed from DE29607233U external-priority patent/DE29607233U1/en
Application filed by Eduard Kuesters Maschinenfabrik GmbH and Co KG filed Critical Eduard Kuesters Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Publication of EP0843758A1 publication Critical patent/EP0843758A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0843758B1 publication Critical patent/EP0843758B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to a roller of the preamble of claim 1 corresponding Art.
  • Such rollers are used to treat the standing tracks used in many ways, especially for Smoothing and satinizing paper.
  • a roller with an elastically flexible coating a heated counter roll with a smoothly polished roll circumference made of steel, e.g. in DE 30 20 669 A1 is shown.
  • the flexible cover can made of plastic of about 10 mm to 30 mm radial thickness consist.
  • they became elastic flexible rollers are designed as so-called paper rollers, in which ring discs made of paper one behind the other on the roller body lined up and between steel end plates compressed under high axial pressure into a compact surface become.
  • the paper rolls are ground, so that they get an exact cylindrical peripheral surface.
  • the Paper covering has properties that are necessary for smoothing and satinizing are particularly advantageous.
  • the paper rollers are usually alternating in the calender or the calender with optionally heated hard rollers with a surface made of steel. Most of them are in the roll gap of a calender or a calender a soft one Roller and a hard roller paired together.
  • the actual smoothing effect occurs here Side of the heated "hard” roller while on the Side of the “soft” roller hardly any change on the paper can be determined.
  • the soft roller is used to ensure a certain degree of flexibility in the roll gap.
  • the incoming paper web has an internal structure with thicker and harder places. If you be such a paper web between two hard rollers, that could So-called greasiness of the paper occur in which the harder areas are forcibly leveled and thereby a certain glassiness and, under certain circumstances, a darkening demonstrate. These effects come from excessive pressures in the denser parts of the paper, which are caused by the Interaction of a hard roller with a soft roller be avoided.
  • the invention has for its object a roller of the generic type so that they in the Treatment process of the web, especially the paper web can be more involved.
  • soft metal is intended in This connection means metals, their modulus of elasticity a multiple of the modulus of elasticity of the usual plastic coatings is, but still a sufficient compliance and resilience in order to Use as a roller cover the function of reducing Apply pressure spikes in a substrate such as paper to be able to, if this between a "soft metal" occupied roller and a hard roller is smoothed.
  • a roller with a metallic coating in view on the heat conduction of a roller with a plastic coating is far superior.
  • Such a roller can the amount of heat transferred between the web and the roller influence in a completely different way than one with one Plastic covered roller or a paper roller.
  • This property is particularly useful when the roller is heated from the inside and by the coating heat to be transferred to the web surface. This works considerably with a metallic coating larger scope than with a plastic or paper cover.
  • a soft metal is to be understood as having a melting point of more than 200 ° C. and an elastic modulus of less than 80,000 N / mm 2 .
  • a soft metal with an E-model of less than 20,000 N / mm 2 can be considered (claim 3).
  • the 200 ° C limit is due to the maximum occurring today Surface temperatures of rollers for the treatment of Paper, plastic and the like determined.
  • the upper modulus of elasticity ensures that the elastic compliance still available to a sufficient extent and in their function comparable to a cover made of plastic or paper is.
  • Soft metals to be used according to the invention are those such as lead and / or magnesium and / or aluminum (claim 3).
  • Lead has a melting point of 327 ° C and an elastic modulus of approximately 17,500 N / mm 2
  • magnesium a melting point of approximately 650 ° C and an elastic modulus of approximately 29,000 N / mm 2
  • aluminum a melting point of approximately 660 ° C and a modulus of elasticity of approximately 77,000 N / mm 2 .
  • the coating is usually not made of pure metal but a suitable lead and / or magnesium and / or aluminum alloy (claim 4).
  • Possible lead alloys are e.g. Materials such as hard lead, die-cast lead-based alloys and bearing metal lead-based.
  • the thickness of the soft metal coating can be about correspond to the thickness of a conventional plastic coating and 5 mm to 20 mm (claim 6), in particular 10 mm to 15 mm (claim 7).
  • Coating in molten state on the roller body be applied, for example by way of diving lead or of processes similar to surfacing or in Ways of spraying.
  • the coating can also be in shape of molded parts applied to the roller body, the soldered to the roller body and if necessary to each other are.
  • the winding of ribbon-shaped extruded profile material from the soft metal about DE 25 45 146 A1, DE 27 22 023 A1 or DE 27 26 812 A1.
  • roller covered with a soft metal coating is then turned over and ground so that it maintains a clean, closed cylindrical surface.
  • Soft metal can be dispersion-hardened 10).
  • porous structure results from the reduced bearing cross sections one for the treatment purpose advantageous elastic compliance despite the metallic, i.e. good heat-conducting base material.
  • the existing ones Forces focus on that between the pores existing material structure and result in the corresponding higher stresses at a certain force higher deformations.
  • the porous structure can be sintered (Claim 13) are generated.
  • An eligible one is the sintering together of hollow spheres from the soft metal on their outer circumference (claim 14), whereby the total modulus of elasticity of the reference is below the value of the compact metal can be lowered.
  • hollow spheres are recommended relatively small wall thickness according to claim 15.
  • aluminum is particularly important.
  • the porous structure can also be made by foaming one Metal smelting (claim 16) are brought about (VDI news (1995) No. 37 of September 15, 1995, page 24), which results in a metal sponge.
  • porous structure also applies another coating made of a soft metal in the form of micro-honeycombs (Claim 17) by the corresponding deformation of Metal foils are obtained and from catalyst technology are known.
  • a hexagonal cross section having micro honeycombs are expedient with their Axis radial to the roller.
  • the coating itself a thin coating made of a wear-resistant material (claim 21), e.g. made of hard materials (claim 22).
  • Suitable hard materials are, for example, carbide materials such as tungsten carbide, chromium carbide and titanium carbide, or oxidic materials such as Al 2 O 3 , AlTiO 3 , titanium oxide, chromium oxide and the like. Methods are known with which such coatings can be applied to substrates in a thin layer without particularly high temperatures. Such coatings are used successfully, for example, in cutting materials.
  • the starting point of the invention and its essential One application is the smoothing of paper.
  • the invention is also embodied in a smoothing tool for the treatment of Paper according to claim 25.
  • the treatment effect can be enhanced if against a heated steel roller two rollers of the invention Kind of work (claim 26).
  • FIG. 1 shows a detail indicated by I in FIG. 2 from the edge area of a roller, the coating is cut in a plane passing through the axis;
  • Fig. 2 shows a view of a pair of rollers, the Top roller according to Fig. 1 is formed.
  • the roller designated as a whole in FIG. 1 comprises 10 a cylindrical roller body 1.
  • This roller body 1 can be a massive roller with and without inner channels Be heating.
  • the roller body 1 can also be the hollow roller a deflection controllable roller, which by is hydraulically supported on the inside and by means of the support serving hydraulic fluid or an additional Heat transfer fluid is heated from the inside.
  • Fig. 1 is only a near-surface area of the cylindrical roller body 1 shown in the cutout.
  • the roller body 1 can have a diameter of 500 up to 1000 mm.
  • the roller body 1 carries a coating 2 from the whole surface of constant thickness, that in the embodiment consists of a lead alloy on the Interface 3 to the outer circumference of the cylindrical roller body 1 is soldered to this thing by the thicker line 6 should be indicated. Soldering is only an option if the coating 2 was previously available as a molded part. If the coating 2 is applied in the molten state, 6 means the connection surface to the cylindrical roller body 1.
  • the thickness is 7 of coating 2, i.e. its radial extension, 12 mm.
  • the coating 2 has one on its outer circumference thin coating 4 of tungsten carbide, the outside 5 forms the working roller circumference and the wear attack reduce to the soft lead alloy of the coating 2 should.
  • the thickness of the coating 4 is exaggerated in FIG. 1 shown. In fact, it is only of the order of magnitude out of 10 my.
  • FIG. 2 shows an application of the roller 10 in shape a two-roll smoothing unit 100 with rolls 10 and 20 shown, which together form a roll gap 8 by which a paper web 9 is passed through.
  • the upper roller 10 can be deflected and heated and has a coating 2 made of a lead alloy a wear-resistant coating 4, as shown in FIG. 1 is shown.
  • the lower roller 20 is a heatable roller with a polished circumference made of cast iron.

Landscapes

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

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Walze der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.The invention relates to a roller of the preamble of claim 1 corresponding Art.

Derartige Walzen werden zur Behandlung der in Rede stehenden Bahnen vielfältig eingesetzt, insbesondere beim Glätten und Satinieren von Papier. In diesem Fall arbeitet eine Walze mit einem elastisch nachgiebigen Überzug mit einer beheizten Gegenwalze mit einem glattpolierten Walzenumfang aus Stahl zusammen, wie es z.B. in der DE 30 20 669 A1 dargestellt ist. Der elastisch nachgiebige Überzug kann aus Kunststoff von etwa 10 mm bis 30 mm radialer Stärke bestehen. Besonders in früherer Zeit wurden die elastisch nachgiebigen Walzen als sogenannte Papierwalzen ausgebildet, bei denen auf dem Walzenkörper Ringscheiben aus Papier hintereinander aufgereiht und zwischen Endscheiben aus Stahl unter hohem axialen Druck zu einem kompakten Belag zusammengedrückt werden. Die Papierwalzen werden überschliffen, so daß sie eine exakte zylindrische Umfangsfläche erhalten. Der Papierbelag weist Eigenschaften auf, die für den Glättungs- und Satiniervorgang besonders vorteilhaft sind. Die Papierwalzen werden im Kalander oder im Glättwerk meist im Wechsel mit gegebenenfalls beheizten harten Walzen mit einer Oberfläche aus Stahl eingesetzt. Überwiegend sind also im Walzspalt eines Kalanders oder eines Glättwerks eine weiche Walze und eine harte Walze miteinander gepaart.Such rollers are used to treat the standing tracks used in many ways, especially for Smoothing and satinizing paper. In this case it works a roller with an elastically flexible coating a heated counter roll with a smoothly polished roll circumference made of steel, e.g. in DE 30 20 669 A1 is shown. The flexible cover can made of plastic of about 10 mm to 30 mm radial thickness consist. Especially in the past, they became elastic flexible rollers are designed as so-called paper rollers, in which ring discs made of paper one behind the other on the roller body lined up and between steel end plates compressed under high axial pressure into a compact surface become. The paper rolls are ground, so that they get an exact cylindrical peripheral surface. The Paper covering has properties that are necessary for smoothing and satinizing are particularly advantageous. The paper rollers are usually alternating in the calender or the calender with optionally heated hard rollers with a surface made of steel. Most of them are in the roll gap of a calender or a calender a soft one Roller and a hard roller paired together.

Der eigentliche Glättungseffekt tritt hierbei auf der Seite der beheizten "harten" Walze auf, während auf der Seite der "weichen" Walze kaum eine Veränderung an dem Papier festzustellen ist. Die weiche Walze wird eingesetzt, um im Walzspalt eine gewisse Nachgiebigkeit sicherzustellen. Die einlaufende Papierbahn hat eine innere Struktur mit dickeren und härteren Stellen. Würde man eine solche Papierbahn zwischen zwei harten Walzen glätten, so könnte die sogenannte Speckigkeit des Papiers auftreten, bei der die härteren Stellen gewaltsam eingeebnet werden und dadurch eine gewisse Glasigkeit und Umständen auch eine Dunkelfärbung zeigen. Diese Wirkungen kommen durch überhöhte Drücke an den dichteren Stellen des Papiers zustande, die durch das Zusammenwirken einer harten Walze mit einer weichen Walze vermieden werden.The actual smoothing effect occurs here Side of the heated "hard" roller while on the Side of the "soft" roller hardly any change on the paper can be determined. The soft roller is used to ensure a certain degree of flexibility in the roll gap. The incoming paper web has an internal structure with thicker and harder places. Would you be such a paper web between two hard rollers, that could So-called greasiness of the paper occur in which the harder areas are forcibly leveled and thereby a certain glassiness and, under certain circumstances, a darkening demonstrate. These effects come from excessive pressures in the denser parts of the paper, which are caused by the Interaction of a hard roller with a soft roller be avoided.

Um die notwendige Gesamtwirkung an der Papierbahn zu erzielen, ist es aus der DE 32 01 635 C2 schon bekannt, zwei Walzenpaare unmittelbar hintereinander auf die Papierbahn einwirken zu lassen, wobei der Angriff der weichen Walze von der gleichen Seite der Papierbahn erfolgen kann, wenn eine Schonung der der Walkarbeit unterliegenden weichen Beläge angestrebt und der gewünschte Effekt in zwei Schritten erzielt werden soll, oder von verschiedenen Seiten, wenn das Papier sogleich beidseitig die gewünschte Oberflächenverbesserung erhalten soll.To achieve the necessary overall effect on the paper web achieve, it is already known from DE 32 01 635 C2, two Pairs of rollers one after the other on the paper web let act, the attack of the soft roller of the same side of the paper web can be done if one Protection of the soft coverings subject to flexing sought and achieved the desired effect in two steps or from different sides if that Paper immediately the desired surface improvement on both sides should receive.

Bei den bekannten Vorrichtungen zur Erzeugung von Glätte und Glanz ist die weiche Walze an der gewünschten Wirkung eigentlich kaum beteiligt, sondern hat nur die Funktion der Schonung der Papierbahn. Das führt dazu, daß in vielen Fällen mehrere Walzspalte zur Herbeiführung des gewünschten Effekts notwendig sind. In the known devices for producing smoothness and gloss is the soft roller with the desired effect actually hardly involved, but only has the function of Protection of the paper web. As a result, in many cases several nips to bring about the desired Effect are necessary.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walze der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß sie in den Behandlungsvorgang der Bahn, insbesondere der Papierbahn mehr einbezogen werden kann.The invention has for its object a roller of the generic type so that they in the Treatment process of the web, especially the paper web can be more involved.

Diese Aufgabe wird durch eine Walze der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art gelöst.This task is accomplished by a roller of the generic term of claim 1 corresponding type solved.

Im Hinblick auf die elastische Nachgiebigkeit kann durch geeignete Auswahl des Weichmetalls dafür gesorgt werden, daß die Verhältnisse ähnlich gelagert sind wie bei einer mit einem Kunststoffüberzug z.B. aus härterem Polyurethan versehenen Walze. Der Ausdruck "Weichmetall" soll im vorliegenden Zusammenhang Metalle bedeuten, deren E-Modul zwar ein Mehrfaches des E-Moduls der üblichen Kunststoffüberzüge beträgt, die aber immer noch eine genügende Nachgiebigkeit und Rückstellfähigkeit besitzen, um bei einem Einsatz als Walzenüberzug die Funktion der Verringerung von Druckspannungsspitzen in einem Substrat wie Papier ausüben zu können, wenn dieses zwischen einer mit dem "Weichmetall" belegten Walze und einer harten Walze geglättet wird.With regard to elastic compliance through appropriate selection of the soft metal that the conditions are similar to one with a plastic cover e.g. made of harder polyurethane provided roller. The term "soft metal" is intended in This connection means metals, their modulus of elasticity a multiple of the modulus of elasticity of the usual plastic coatings is, but still a sufficient compliance and resilience in order to Use as a roller cover the function of reducing Apply pressure spikes in a substrate such as paper to be able to, if this between a "soft metal" occupied roller and a hard roller is smoothed.

Der entscheidende Punkt des Weichmetallüberzugs ist jedoch, daß eine Walze mit einem metallischen Überzug im Hinblick auf die Wärmeleitung einer Walze mit einem Kunststoffüberzug weitaus überlegen ist. Eine solche Walze kann also die zwischen der Bahn und der Walze übertragene Wärmemenge in einer ganz anderen Art beeinflussen als eine mit einem Kunststoffüberzug versehene Walze oder eine Papierwalze.The key point of the soft metal coating, however, is that a roller with a metallic coating in view on the heat conduction of a roller with a plastic coating is far superior. Such a roller can the amount of heat transferred between the web and the roller influence in a completely different way than one with one Plastic covered roller or a paper roller.

Diese Eigenschaft kommt insbesondere dann zur Geltung, wenn die Walze von innen beheizt ist und durch den Überzug hindurch Wärme auf die Bahnoberfläche zu übertragen ist. Dies funktioniert bei einem metallischen Überzug in erheblich größerem Umfang als bei einem Kunststoff- oder Papierüberzug.This property is particularly useful when the roller is heated from the inside and by the coating heat to be transferred to the web surface. This works considerably with a metallic coating larger scope than with a plastic or paper cover.

Als Weichmetall soll ein solches mit einem Schmelzpunkt von mehr als 200°C und einem E-Modul von weniger als 80.000 N/mm2 verstanden sein.A soft metal is to be understood as having a melting point of more than 200 ° C. and an elastic modulus of less than 80,000 N / mm 2 .

Insbesondere kommt ein Weichmetall mit einem E-Modelvon weniger als 20.000 N/mm2 in Betracht (Anspruch 3).In particular, a soft metal with an E-model of less than 20,000 N / mm 2 can be considered (claim 3).

Die 200°C-Grenze ist durch die heute vorkommenden maximalen Oberflächentemperaturen von Walzen zur Behandlung von Papier, Kunststoff und dergleichen bestimmt. Die obere E-Modul-Grenze stellt sicher, daß die elastische Nachgiebigkeit in noch ausreichendem Maß vorhanden und in ihrer Funktion einem Überzug aus Kunststoff oder Papier vergleichbar ist.The 200 ° C limit is due to the maximum occurring today Surface temperatures of rollers for the treatment of Paper, plastic and the like determined. The upper modulus of elasticity ensures that the elastic compliance still available to a sufficient extent and in their function comparable to a cover made of plastic or paper is.

Wichtige Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäß einzusetzende Weichmetalle sind solche wie Blei und/oder Magnesium und/oder Aluminium (Anspruch 3). Blei hat einen Schmelzpunkt von 327°C und einen E-Modul von etwa 17.500 N/mm2, Magnesium einen Schmelzpunkt von etwa 650°C und einen E-Modul von etwa 29.000 N/mm2, Aluminium einen Schmelzpunkt von ca. 660°C und einen E-Modul von etwa 77.000 N/mm2.Important exemplary embodiments of soft metals to be used according to the invention are those such as lead and / or magnesium and / or aluminum (claim 3). Lead has a melting point of 327 ° C and an elastic modulus of approximately 17,500 N / mm 2 , magnesium a melting point of approximately 650 ° C and an elastic modulus of approximately 29,000 N / mm 2 , aluminum a melting point of approximately 660 ° C and a modulus of elasticity of approximately 77,000 N / mm 2 .

Zur optimalen Einstellung der mechanischen Eigenschaften des Überzuges wird meist kein reines Metall verwendet werden, sondern eine geeignete Blei- und/oder Magnesium- und/oder Aluminiumlegierung (Anspruch 4).For optimal adjustment of the mechanical properties The coating is usually not made of pure metal but a suitable lead and / or magnesium and / or aluminum alloy (claim 4).

In Betracht kommen als Bleilegierungen z.B. Werkstoffe wie Hartblei, Druckgußlegierungen auf Bleibasis und Lagermetall auf Bleibasis.Possible lead alloys are e.g. Materials such as hard lead, die-cast lead-based alloys and bearing metal lead-based.

Es ist auch möglich, eine blei- und/oder magnesiumhaltige Legierung zu verwenden, bei der Blei und/oder Magnesium und/oder Aluminium nicht der Grundwerkstoff, sondern nur ein Zusatz zu einer anders aufgebauten Legierung sind (Anspruch 5).It is also possible to use lead and / or magnesium Alloy to use with lead and / or magnesium and / or aluminum not the base material, but only one Addition to a differently constructed alloy are (claim 5).

Die Stärke des Überzuges aus dem Weichmetall kann etwa der Stärke eines üblichen Kunststoffüberzuges entsprechen und 5 mm bis 20 mm (Anspruch 6), insbesondere 10 mm bis 15 mm (Anspruch 7) betragen.The thickness of the soft metal coating can be about correspond to the thickness of a conventional plastic coating and 5 mm to 20 mm (claim 6), in particular 10 mm to 15 mm (claim 7).

Für die Erzeugung des Bleiüberzugs auf dem zylindrischen Walzenkörper kommen alle geeigneten bekannten Verfahren in Betracht. Beispielsweise kann gemäß Anspruch 8 der Überzug in schmelzflüssigem Zustand auf den Walzenkörper aufgebracht sein, beispielsweise im Wege der Tauchverbleiung oder von Verfahren ähnlich der Auftragsschweißung oder im Wege des Spritzens.For the generation of the lead coating on the cylindrical Roll body come all suitable known methods into consideration. For example, according to claim 8 Coating in molten state on the roller body be applied, for example by way of diving lead or of processes similar to surfacing or in Ways of spraying.

Gemäß Anspruch 9 kann der Überzug aber auch in Gestalt von Formteilen auf den Walzenkörper aufgebracht sein, die mit den Walzenkörper und gegebenenfalls untereinander verlötet sind.According to claim 9, the coating can also be in shape of molded parts applied to the roller body, the soldered to the roller body and if necessary to each other are.

In Betracht kommt z.B. das Aufwickeln von bandförmig stranggepreßtem Profilmaterial aus dem Weichmetall etwa nach der DE 25 45 146 A1, der DE 27 22 023 A1 oder der DE 27 26 812 A1. Es können aber auch dem Walzenkörper dem Durchmesser entsprechende Ringe auf den Walzenkörper aufgebracht und mit diesem und an den Stirnseiten untereinander verlötet werden. Schließlich ist es auch möglich, Platten entsprechend dem Umfang des Walzenkörpers zu biegen und dann dort anzubringen.For example, the winding of ribbon-shaped extruded profile material from the soft metal about DE 25 45 146 A1, DE 27 22 023 A1 or DE 27 26 812 A1. But it can also be the diameter of the roller body appropriate rings applied to the roller body and with this and on the end faces to be soldered together. Finally, it is also possible to make plates according to that Bend the circumference of the roller body and then attach it there.

Die mit dem Überzug aus dem Weichmetall versehene Walze wird anschließend überdreht und überschliffen, so daß sie eine saubere geschlossene zylindrische Oberfläche erhält.The roller covered with a soft metal coating is then turned over and ground so that it maintains a clean, closed cylindrical surface.

Zur Verbesserung der elastischen Eigenschaften des Weichmetalls kann dieses diespersionsgehärtet sein (Anspruch 10).To improve the elastic properties of the Soft metal can be dispersion-hardened 10).

Eine alternative Möglichkeit besteht darin, amorph erstarrtes Weichmetall einzusetzen (Anspruch 11), welches durch Aufließenlassen oder Aufspritzen eine Weichmetallschmelze auf eine sehr kalte Gegenfläche, beispielsweise eine gekühlte Trommel, gewonnen wird (VDI-Nachrichten (1985) Heft 22 vom 31. Mai 1985, Seite 6). Die unterkühlten, d.h. vor Erreichung einer kristallinen Ordnung erstarrten plattförmigen Metallschichten können zu dickeren Einheiten zusammengefügt werden, die den Überzug ergeben.An alternative way is amorphous solidification To use soft metal (claim 11), which by letting open or spraying a soft metal melt onto a very cold counter surface, for example a cooled drum, is won (VDI-Nachrichten (1985) Issue 22 of 31 May 1985, page 6). The supercooled, i.e. before reaching platy metal layers solidified in a crystalline order can be assembled into thicker units that make up the coating.

Eine wichtige Weiterbildung ist Gegenstand des Anspruchs 12. Die porige Struktur ergibt wegen der verringerten tragenden Querschnitte eine für den Behandlungszweck vorteilhafte elastische Nachgiebigkeit trotz des metallischen, d.h. gut wärmeleitenden Grundmaterials. Die vorhandenen Kräfte konzentrieren sich auf das zwischen den Poren vorhandene Materialgerüst und ergeben darin entsprechend den höheren Spannungen bei einer bestimmten Kraft höhere Verformungen.An important further training is the subject of the claim 12. The porous structure results from the reduced bearing cross sections one for the treatment purpose advantageous elastic compliance despite the metallic, i.e. good heat-conducting base material. The existing ones Forces focus on that between the pores existing material structure and result in the corresponding higher stresses at a certain force higher deformations.

Die porige Struktur kann durch einen Sintervorgang (Anspruch 13) erzeugt werden. Eine in Betracht kommende Ausführungsform ist das Zusammensintern von Hohlkügelchen aus dem Weichmetall an deren Außenumfang (Anspruch 14), wodurch der Summen-E-Modul des Bezuges unter den Wert des kompakten Metalls abgesenkt werden kann. Um dies besonders zur Geltung zu bringen, empfehlen sich Hohlkügelchen mit relativ geringer Wandstärke nach Anspruch 15. Für die Hohlkügelchen ist insbesondere Aluminium von Bedeutung.The porous structure can be sintered (Claim 13) are generated. An eligible one One embodiment is the sintering together of hollow spheres from the soft metal on their outer circumference (claim 14), whereby the total modulus of elasticity of the reference is below the value of the compact metal can be lowered. To make this special to show off, hollow spheres are recommended relatively small wall thickness according to claim 15. For the hollow spheres aluminum is particularly important.

Die porige Struktur kann auch durch Aufschäumen einer Metallschmelze (Anspruch 16) zustande gebracht werden (VDI-Nachrichten (1995) Nr. 37 vom 15. September 1995, Seite 24), wodurch sich ein Metallschwamm ergibt.The porous structure can also be made by foaming one Metal smelting (claim 16) are brought about (VDI news (1995) No. 37 of September 15, 1995, page 24), which results in a metal sponge.

Unter den Begriff der porigen Struktur fällt aber auch noch ein Überzug aus einem Weichmetall in Form von Mikrowaben (Anspruch 17), die durch entsprechende Verformung von Metallfolien gewonnen werden und aus der Katalysatortechnik bekannt sind. Die beispielsweise einen sechseckigen Querschnitt aufweisenden Mikrowaben stehen zweckmäßig mit ihrer Achse radial zur Walze.However, the term porous structure also applies another coating made of a soft metal in the form of micro-honeycombs (Claim 17) by the corresponding deformation of Metal foils are obtained and from catalyst technology are known. For example, a hexagonal cross section having micro honeycombs are expedient with their Axis radial to the roller.

Bei dem porigen Material sind die stehengebliebenen Querschnitte und damit die Wärmeleitfähigkeit gegenüber einem massiven Material verringert. Um hier einen Ausgleich zu schaffen kann es sich empfehlen, daß die Poren zumindest teilweise mit einem von dem Material des Überzugs verschiedenen wärmeleitenden Material gefüllt sind (Anspruch 18).In the case of the porous material, the ones that have remained Cross sections and thus the thermal conductivity a solid material. To compensate here To create it can recommend that the pores at least partly with a different material from the coating thermally conductive material are filled (claim 18).

Meist arbeiten die in Rede stehenden Walzen bei erhöhten Temperaturen im Bereich bis etwa 200° C. Sie kühlen in Betriebspausen auf die Umgebungstemperatur ab. Damit es bei diesen Temperaturdifferenzen nicht zu starken Wärmespannungen kommt, die auf die Dauer zu einem Ablösen des Überzugs von dem zylindrischen Walzenkörper führen könnten, empfiehlt sich die Ausgestaltung nach Anspruch 19, wobei bei den in Betracht kommenden Weichmetallen ein Aluminiumwerkstoff als Trägermaterial geeignet ist (Anspruch 20).Most of the rolls in question work at elevated Temperatures in the range up to about 200 ° C. They cool in Breaks to the ambient temperature. So that at these temperature differences not too strong thermal stresses that comes in the long run to peeling off the coating from the cylindrical roller body is recommended the embodiment of claim 19, wherein in the Considering soft metals as an aluminum material Carrier material is suitable (claim 20).

Die Bahnen üben, insbesondere wenn sie aus Papier bestehen und mineralische Komponenten enthalten, einen erheblichen Verschleißangriff auf den arbeitenden Walzenumfang aus. Die blanke Weichmetalloberfläche würde diesem Angriff nicht lange widerstehen.Practice the courses, especially if they are made of paper and contain mineral components, a considerable Wear attack on the working roller circumference out. The bare soft metal surface would attack this don't resist for long.

Es empfiehlt sich daher, daß der Überzug seinerseits eine dünne Beschichtung aus einem verschleißfesten Material aufweist (Anspruch 21), z.B. aus Hartwerkstoffen (Anspruch 22).It is therefore recommended that the coating itself a thin coating made of a wear-resistant material (claim 21), e.g. made of hard materials (claim 22).

Als Hartwerkstoffe kommen z.B. karbidische Werkstoffe wie Wolframkarbid, Chromkarbid und Titankarbid in Betracht, oder oxydische Werkstoffe wie Al2O3, AlTiO3, Titanoxid, Chromoxid und dergleichen. Es sind Verfahren bekannt, mit denen derartige Überzüge ohne besonders hohe Temperaturen auf Substrate in dünner Schicht aufgebracht werden können. Derartige Beschichtungen werden beispielsweise bei Schneidwerkstoffen mit Erfolg eingesetzt.Suitable hard materials are, for example, carbide materials such as tungsten carbide, chromium carbide and titanium carbide, or oxidic materials such as Al 2 O 3 , AlTiO 3 , titanium oxide, chromium oxide and the like. Methods are known with which such coatings can be applied to substrates in a thin layer without particularly high temperatures. Such coatings are used successfully, for example, in cutting materials.

In massiver Form sind die genannten Werkstoffe sehr spröde. In dünner Schicht sind sie jedoch sehr elastisch und vermögen den Verformungen des darunterliegenden Weichmetalls zu folgen, ohne zu brechen oder abzusplittern. Da diese Elastizität von der Dünne der Schicht und der damit einhergehenden Fehlerfreiheit des Gefügeaufbaus abhängt, empfiehlt sich gemäß Anspruch 23 eine Dicke der Beschichtung des Überzugs von weniger als 50 My, in vielen Fällen sogar von weniger als 10 My (Anspruch 24).The materials mentioned are very solid brittle. In a thin layer, however, they are very elastic and are capable of deforming the underlying soft metal to follow without breaking or chipping. This one Elasticity of the thin of the layer and the accompanying Correctness of the structure depends on, recommends 23 a thickness of the coating of the coating less than 50 my, in many cases even less as 10 My (claim 24).

Der Ausgangspunkt der Erfindung und ihr wesentlicher Anwendungsfall ist das Glätten von Papier. Die Erfindung verkörpert sich auch in einem Glättwerk zur Behandlung von Papier gemäß Anspruch 25.The starting point of the invention and its essential One application is the smoothing of paper. The invention is also embodied in a smoothing tool for the treatment of Paper according to claim 25.

Es ist hierbei die bekannte "weiche" Walze mit einem Kunststoffüberzug etwa nach der DE 30 20 669 A1 und der DE 32 01 635 C2 durch eine Walze mit dem Überzug aus dem Weichmetall ersetzt, der einen wesentlich größeren Wärmetransport aus dem Innern der beheizten Walze heraus auf die der beheizten Stahlwalze gegenüberliegende Rückseite der Papierbahn ermöglicht. Hierdurch wird ein Behandlungseffekt auch auf dieser Rückseite der Papierbahn herbeigeführt und die "weiche" Walze in die Behandlungsfunktion einbezogen. In manchen Fällen wird es hierdurch möglich sein, Doppelanordnungen von Walzenpaaren zur Erzielung eines ausreichenden einseitigen oder eines beidseitigen Effekts zu vermeiden und eine ausreichende Glättung für manche Papiersorten schon in einem Walzspalt zu erzielen.It is the well-known "soft" roller with one Plastic coating approximately according to DE 30 20 669 A1 and DE 32 01 635 C2 through a roller with a soft metal coating replaced, which has a much greater heat transfer from inside the heated roller to that of the heated one Steel roller opposite back of the paper web enables. This will also have a treatment effect brought about on this back of the paper web and the "Soft" roller included in the treatment function. In In some cases this will make it possible to have double arrangements of pairs of rollers to achieve a sufficient to avoid one-sided or a two-sided effect and adequate smoothing for some types of paper already in to achieve a roll gap.

Die Behandlungswirkung kann verstärkt werden, wenn gegen eine beheizte Stahlwalze zwei Walzen der erfindungsgemäßen Art arbeiten (Anspruch 26).The treatment effect can be enhanced if against a heated steel roller two rollers of the invention Kind of work (claim 26).

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.In the drawing is an embodiment of the invention shown.

Fig. 1 zeigt einen in Fig. 2 mit I angedeuteten Ausschnitt aus dem Randbereich einer Walze, wobei der Überzug in einer durch die Achse gehenden Ebene geschnitten ist;FIG. 1 shows a detail indicated by I in FIG. 2 from the edge area of a roller, the coating is cut in a plane passing through the axis;

Fig. 2 zeigt eine Ansicht eines Walzenpaars, dessen Oberwalze nach Fig. 1 ausgebildet ist.Fig. 2 shows a view of a pair of rollers, the Top roller according to Fig. 1 is formed.

Die in Fig. 1 als Ganzes mit 10 bezeichnete Walze umfaßt einen zylindrischen Walzenkörper 1. Dieser Walzenkörper 1 kann eine massive Walze mit und ohne innere Kanäle zur Beheizung sein. Der Walzenkörper 1 kann aber auch die Hohlwalze einer durchbiegungssteuerbaren Walze sein, die von innen hydraulisch abgestützt ist und mittels der zur Abstützung dienenden Hydraulikflüssigkeit oder eine zusätzlichen Wärmeträgerflüssigkeit von innen beheizbar ist.The roller designated as a whole in FIG. 1 comprises 10 a cylindrical roller body 1. This roller body 1 can be a massive roller with and without inner channels Be heating. The roller body 1 can also be the hollow roller a deflection controllable roller, which by is hydraulically supported on the inside and by means of the support serving hydraulic fluid or an additional Heat transfer fluid is heated from the inside.

In Fig. 1 ist nur ein oberflächennaher Bereich des zylindrischen Walzenkörpers 1 im Ausschnitt dargestellt. In der Praxis kann der Walzenkörper 1 einen Durchmesser von 500 bis 1000 mm aufweisen.In Fig. 1 is only a near-surface area of the cylindrical roller body 1 shown in the cutout. In in practice, the roller body 1 can have a diameter of 500 up to 1000 mm.

Der Walzenkörper 1 trägt einen Überzug 2 von über die ganze Oberfläche gleichbleibender Stärke, der in dem Ausführungsbeispiel aus einer Bleilegierung besteht, die an der Grenzfläche 3 zum Außenumfang des zylindrischen Walzenkörpers 1 mit diesem verlötet ist, was durch die dickere Linie 6 angedeutet sein soll. Das Verlöten kommt nur in Betracht, wenn der Überzug 2 vorher als Formteil vorhanden war. Wenn der Überzug 2 in schmelzflüssigem Zustand aufgebracht wird, bedeutet 6 die Verbindungsfläche zum zylindrischen Walzenkörper 1.The roller body 1 carries a coating 2 from the whole surface of constant thickness, that in the embodiment consists of a lead alloy on the Interface 3 to the outer circumference of the cylindrical roller body 1 is soldered to this thing by the thicker line 6 should be indicated. Soldering is only an option if the coating 2 was previously available as a molded part. If the coating 2 is applied in the molten state, 6 means the connection surface to the cylindrical roller body 1.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Dicke 7 des Überzuges 2, d.h. seine radiale Erstreckung, 12 mm.In the exemplary embodiment shown, the thickness is 7 of coating 2, i.e. its radial extension, 12 mm.

Der Überzug 2 besitzt an seinem äußeren Umfang eine dünne Beschichtung 4 aus Wolframkarbid, deren Außenseite 5 den arbeitenden Walzenumfang bildet und den Verschleißangriff auf die weiche Bleilegierung des Überzugs 2 vermindern soll. Die Dicke der Beschichtung 4 ist in Fig. 1 übertrieben dargestellt. Sie liegt tatsächlich nur etwa in der Größenordnung von 10 My.The coating 2 has one on its outer circumference thin coating 4 of tungsten carbide, the outside 5 forms the working roller circumference and the wear attack reduce to the soft lead alloy of the coating 2 should. The thickness of the coating 4 is exaggerated in FIG. 1 shown. In fact, it is only of the order of magnitude out of 10 my.

In Fig. 2 ist ein Einsatzfall der Walze 10 in Gestalt eines Zweiwalzenglättwerks 100 mit den Walzen 10 und 20 dargestellt, die zusammen einen Walzspalt 8 bilden, durch den eine Papierbahn 9 hindurchgeleitet wird.2 shows an application of the roller 10 in shape a two-roll smoothing unit 100 with rolls 10 and 20 shown, which together form a roll gap 8 by which a paper web 9 is passed through.

Die Oberwalze 10 ist durchbiegungssteuerbar und beheizbar und besitzt einen Überzug 2 aus einer Bleilegierung mit einer verschleißfesten Beschichtung 4, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Die Unterwalze 20 ist eine beheizbare Walze mit einem polierten Umfang aus Hartguß.The upper roller 10 can be deflected and heated and has a coating 2 made of a lead alloy a wear-resistant coating 4, as shown in FIG. 1 is shown. The lower roller 20 is a heatable roller with a polished circumference made of cast iron.

Während bei den bekannten Walzenpaaren in Glättwerken, bei denen eine Walze einen Überzug aus einem Kunststoff aufwies, wegen dessen schlechter Wärmeleitfähigkeit eine Beteiligung der weichen Walze an dem Glättvorgang kaum gegeben war, leitet der Überzug 2, wenn er aus einer Bleilegierung besteht, die Wärme aus dem Innern der beheizten Walze 10 praktisch in der gleichen Weise an die Oberfläche der Papierbahn wie es bei der harten Walze 20 mit der Stahloberfläche der Fall ist. Dadurch ist einerseits die gesamte auf die Papierbahn übertragene Wärmemenge wesentlich vergrößert und findet insbesondere auch eine Einwirkung auf die der Walze 20 gegenüberliegende Rückseite der Papierbahn 9 statt, die auch dort eine Erhöhung der Glätte erbringt.While in the known roller pairs in smoothing units, where a roller has a coating of a plastic had a participation because of its poor thermal conductivity hardly given to the soft roller during the smoothing process the coating 2 conducts when it is made of a lead alloy consists of the heat from the inside of the heated roller 10 practically in the same way to the surface of the paper web like the hard roller 20 with the steel surface the case is. As a result, on the one hand the whole is on the amount of heat transferred significantly increased and especially affects the Roller 20 opposite back of the paper web 9 instead, which also increases the smoothness there.

Claims (26)

  1. A roller for treating webs of paper, cardboard, plastic, textiles and the like, with a cylindrical roller body (1) and a coating of an elastically resilient material applied thereto and forming the working periphery (5) of the roller, characterised in the coating (2) consists of a soft metal having a melting point of more than 200°C and a Young's Modulus of less than 80,000 N/mm2.
  2. A roller according to Claim 1, characterised in that the soft metal has a Young's Modulus of less than 20,000 N/mm2.
  3. A roller according to Claim 1 or 2, characterised in that the coating (2) comprises lead and/or magnesium and/or aluminium.
  4. A roller according to Claim 3, characterised in that the coating (2) consists of an alloy containing lead and/or magnesium and/or aluminium.
  5. A roller according to Claim 3, characterised in that the coating (2) consists of a lead-containing and/or magnesium-containing and/or aluminium-containing alloy.
  6. A roller according to any one of Claims 1 - 5, characterised in that the coating (2) has a thickness of 5 - 20mm.
  7. A roller according to Claim 6, characterised in that the coating has a thickness of 10mm - 15mm.
  8. A roller according to any one of Claims 1 - 7, characterised in that the coating (2) is applied in the molten state to the roller body (1).
  9. A roller according to any one of Claims 1 - 7, characterised in that the coating (2) is applied to the roller body (1) in the form of mouldings.
  10. A roller according to any one of Claims 1 - 9, characterised in that the coating (2) comprises a dispersion-hardened soft metal.
  11. A roller according to any one of Claims 1 - 10, characterised in that the coating (2) comprises a soft metal which has solidified amorphously.
  12. A roller according to any one of Claims 1 - 10, characterised in that the coating (2) comprises a soft metal with a porous structure.
  13. A roller according to Claim 12, characterised in that the coating (2) comprises a sintered soft metal.
  14. A roller according to Claim 13, characterised in that the coating (2) comprises soft metal hollow globules sintered together at the outer periphery.
  15. A roller according to Claim 14, characterised in that the wall thickness of the hollow globules is at maximum 0.2 times the outside diameter.
  16. A roller according to Claim 12, characterised in that the coating (2) comprises a metal sponge.
  17. A roller according to Claim 12, characterised in that the coating (2) comprises a soft metal in the form of micro-honeycombs.
  18. A roller according to any one of Claims 12 - 17, characterised in that the pores are filled with a thermally conductive material.
  19. A roller according to any one of Claims 1 - 18, characterised in that the cylindrical roller body (1) consists, at least at the outer periphery, of a material, the coefficient of thermal expansion of which is similar to that of the coating (2).
  20. A roller according to Claim 19, characterised in that the material is an aluminium material.
  21. A roller according to any one of Claims 1 - 20, characterised in that the coating (2) in turn comprises a thin coating (4) of a wear-proof material.
  22. A roller according to Claim 21, characterised in that the coating (4) consists of hard materials.
  23. A roller according to Claim 21 or 22, characterised in that the thickness of the coating (4) is less than 50My.
  24. A roller according to claim 23, characterised in that the thickness of the coating (4) is less than 10My.
  25. A glazing unit for the treatment of paper comprising two rollers (10), (20) which form a nip (8) and one of which (20) is heatable and comprises a working roller periphery of smooth steel while the other is a likewise heatable roller (10) according to any one of Claims 1 - 24.
  26. A glazing unit for the treatment of paper comprising three rollers, a first one of which is heatable and comprises a working roller periphery of smooth steel and of which the other two are not in contact with one another and are heatable rollers according to any one of Claims 1 - 24 which each form a nip with the first roller.
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