Die Erfindung betrifft eine Walze oder Kalanderwalze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Walze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Im Maschinenbau bzw. in der Verfahrenstechnik werden häufig Behand-Iungseinrichtungen wie Stempel oder Stempelflächen, Pressen oder auch rundlaufende Walzen verwendet, welche einen mehrschichtigen Aufbau haben. Dieser mehrschichtige Aufbau kann deswegen gewünscht sein, um bestimmte Festigkeitseigenschaften oder -verhalten zu erreichen. Es gibt auch Fälle, bei denen bereits vorhandene Behandlungseinrichtungen überarbeitet werden oder modifiziert werden, beispielsweise mit neuen Oberflächen versehen werden. Schwierigkeiten tauchen vor allem dann auf, wenn auf einen bereits bestehenden Belag oder Unterbau ein weiterer Schichtaufbau aufgebracht werden soll, der von seinen mechanischen Eigenschaften her nicht unbedingt harmonisiert bzw. Schwierigkeiten hervorruft.

Ein Beispiel hierfür sind Kalanderwalzen, welche einen Belag als oberste Schicht aufweisen, der aus Papier- oder Textilmaterial besteht. Insbesondere gibt es Kalanderwalzen, deren Belag aus einer Vielzahl von Scheiben aus Textilmaterial bzw. Baumwollstoff besteht, die auf einen Metallkern aufgefädelt sind und in axialer Richtung stark verpresst sind. Diese Walzen bilden einen Belag bzw. eine Oberfläche, welche eine gewisse Elastizität aufweist und darüber hinaus zum einen relativ günstig ist sowie bei Abnutzung etwas abgedreht werden kann, um wieder eine gleichmäßig glatte Oberfläche zu erzielen. Um beispielsweise solche vorhandenen Walzen zum Aufbau eines neuen Belags oder Schichtsystems verwenden zu können, ist es versucht worden, einen genau passenden Metallzylinder auf die Textilschicht aufzuschieben und darauf wiederum eine Schicht beispielsweise aus Kunststoff oder Gummi aufzubringen. Hierbei besteht jedoch das Problem, dass das Metallrohr vom Durchmesser her exakt zum Walzendurchmesser passen muss, da es ansonsten zu mechanischen Problemen kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Walze sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Walze zu schaffen, mit denen die Probleme des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere preiswert und technisch beherrschbar ein weiterer Schichtaufbau auf vorhandene Behandlungseinrichtungen aufgebracht werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Walze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Walze mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. Merkmale hinsichtlich technischer Ausgestaltung sowohl der Walze selber als auch des Verfahrens treffen teilweise für beide zu und werden im folgenden nur einmal erläutert. Diese Erläuterungen sind dann sowohl auf die Walze als auch auf das Verfahren bezogen.

Erfindungsgemäß weist eine Walze einen harten Unterbau auf, auf dem ein Belag aus Papier oder Textilmaterial aufgebracht ist, der eine gewisse Dicke aufweist, insbesondere mehrere Zentimeter. Der Belag besteht aus einer Vielzahl von einzelnen dünnen Schichten aus Papier oder Textilmaterial. Diese sind verdichtet oder zusammengepresst für eine gewisse Formstabilität. Dieser Belag aus Papier oder Textilmaterial wird an seiner Oberfläche strukturiert. Darauf ist Kunststoff aufgebracht, insbesondere flüssiger Kunststoff, welcher die Wirkung eines Klebemittels hat und zusätzlich für eine mechanische Verbindung, insbesondere zur Lastübertragung, dient. Darauf wiederum ist eine Stabilisierungsschicht aus Fasermaterial aufgebracht. Diese ist ebenfalls mit Kunststoff getränkt, welcher aushärtet und zusammen mit dem Fasermaterial eine stabile faserverstärkte Schicht bildet.

Somit kann durch Kunststoff und Fasermaterial eine Art Zwischenschicht gebildet werden, welche ihrerseits ausreichende Festigkeit aufweist. Durch die Strukturierung der Oberfläche des Belages darunter wiederum wird erreicht, dass der Kunststoff in das Papier oder Textilmaterial in die Tiefe eindringen kann und es sozusagen zumindest ein Stück durchtränkt. So wird eine besonders gute Haftung zusätzlich zu der Strukturierung selber und auch eine gute mechanische Verbindung, insbesondere zur Lastübertragung, erreicht. Vor allem bei Papier oder Textilmaterial kann durch eine Strukturierung die Oberfläche sozusagen geöffnet werden, so dass flüssiger Kunststoff bzw. Klebemittel eindringen kann. Durch die folgende Stabilisierungsschicht mit Fasermaterial kann zum einen wieder eine einigermaßen glatte Oberfläche der Walze erzielt werden, so dass die Strukturierung wieder ausgeglichen ist. Des weiteren wird durch den Verbund aus Fasermaterial und Kunststoff bzw. Klebemittel eine bekanntermaßen stabile Schicht erreicht.

Besonders bevorzugt ist die Walze eine Kalanderwalze, bzw. es wird eine solche verwendet, um mit dem beschriebenen Verfahren eine neue Walze herzustellen. Eine solche Walze kann nach Fertigstellung als Kalanderwalze mit einer metallenen Gegenwalze ein Walzwerk bilden, beispielsweise zum Glätten von Papieroberflächen. Dazu kann anschließend auf die zuvor beschriebene Stabilisierungsschicht ein Überzug aufgebracht werden, der vorteilhaft aus Kunststoff oder Gummi besteht. Dieser kann eine Dicke von einigen Millimetern bis wenigen Zentimetern aufweisen und von der Härte sowie sonstigen Eigenschaften her an den gewünschten Verwendungszweck angepasst werden.

Als Textilmaterial bietet sich vorteilhaft Baumwolle an. Insbesondere besteht das Textilmaterial aus einem Baumwollstoff, wie er auch für Jeans oder dergleichen verwendet wird. Dies ermöglicht eine relativ günstige Verfügbarkeit. Weitere Möglichkeiten sind Anteile von Wolle oder auch Kunstfasern in dem Textilmaterial, beispielsweise unter der Bezeichnung Nomex.

Ein Unterbau der Walze ist bevorzugt metallisch für eine ausreichende Festigkeit. Besonders bevorzugt ist es ein massiver oder hohler Metallkern, der im Fall einer Walze auch die Drehachse bildet.

Scheiben aus dem Papier oder Textilmaterial können auf einen Unterbau aufgebracht oder im Fall einer Walze auf einen Walzenkern aufgefädelt werden und bilden so den Belag. Dazu werden sie verdichtet und zusammengepresst, im Falle einer Walze vorteilhaft mittels Spannmitteln an den Enden, welche beispielsweise aufzuschraubende Muttern sein können.

Die Strukturierung der Oberfläche des Belags kann beispielsweise Rillen aufweisen, welche abhängig von der Dicke des Belages und sonstigen Anforderungen eine variable Tiefe aufweisen können. Diese Tiefe kann zwischen 3mm und 20mm liegen, beispielsweise bei etwas unter 10mm. Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn eine gleichmäßige und einheitliche Strukturierung vorgesehen ist, also beispielsweise nur Rillen. Diese können sämtlich mit gleichem Abstand zueinander vorgesehen sein, wobei sie vorteilhaft eng benachbart sind. Durch ein möglichst direkt einander anschließendes Aufbringen der Rillen wird ihre Zahl pro Oberflächeneinheit möglichst groß und damit auch ihre haftverbessernde Wirkung. Ebenso kann dadurch die mechanische Verbindung, mit der die Lastübertragung erfolgt, verbessert werden. So können mechanische Lasten von der Außenschicht besser auf den Walzenkern übertragen werden.

Bevorzugt wird eine Strukturierung der Oberfläche so vorgesehen, dass sie nur in Umlaufrichtung verläuft bzw. keine oder nur eine geringe Längsverlaufs-Komponente hauptsächlich in Achsrichtung der Walze aufweist. Dadurch könnte nämlich ansonsten bei den drehenden Walzen aus einem Druck entlang der Nipplinie eines Kalanderwalzenwerks eine Kraft- und Bewegungswirkung des obersten Belags mit Umlenkung in Längsrichtung der Achse hervorgerufen werden, was selbstverständlich vermieden werden soll. Rillen verlaufen somit im wesentlichen oder vorteilhaft ausschließlich in Umlaufrichtung als in sich geschlossene kreisförmige Rillen. Es ist auch möglich, eine Rille nach Art eines Schraubengewindes vorzusehen. Damit werden die vorgenannten Eigenschaften auch noch erreicht, wenn auch nicht ganz so gut.

Eine weitere Möglichkeit einer Strukturierung der Oberfläche, welche unter Umständen auch zusätzlich zu den vorgenannten länglichen Rillen vorgesehen sein kann, sind Löcher oder Vertiefungen, vorteilhaft konisch. Diese sollten gleich verteilt sein. Des weiteren ist es von Vorteil sowie herstellungstechnisch günstig, sie in etwa gleich groß auszubilden. Sie können durch Bohrer oder Dorne auf drehenden Walzen aufgebracht werden, ebenso wie unter Umständen durch Laserstrahlen.

Als Kunststoff bzw. Klebemittel kann Harz vorgesehen sein, beispielsweise Kunstharz wie Epoxydharz. Ein Kunststoff kann vorteilhaft ein Duroplast sein.

Als Fasermaterial werden vorteilhaft Armierungsfasern verwendet mit großer Stabilität. Sie werden besonders vorteilhaft in Form von Rovings aufgebracht, also eine Art fortlaufendes Faserbündel. Ein Fasermaterial kann vorzugsweise aus der folgenden Gruppe ausgewählt sein: Glasfaser, Kohlefaser, Aramidfaser oder Borfaser.

Das Aufbringen des Fasermaterials auf eine Walze als Behandlungseinrichtung kann dadurch erfolgen, dass die Walze gedreht wird und das Fasermaterial aufgewickelt wird. Dabei sollte beim Aufwickeln beachtet werden, dass das Fasermaterial möglichst verdichtet und eng aneinanderliegend sowie gleichmäßig aufgebracht wird. Es ist möglich, zuerst in einem ersten Durchgang die Rillen oder Vertiefungen auszufüllen zur Erzielung einer einigermaßen ebenen Oberfläche. Darauf kann eine weitere Schicht Fasermaterial aufgebracht werden. Alternativ kann in einem einzigen Durchgang das Fasermaterial mit gewünschter Stärke aufgebracht werden. Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn das Fasermaterial bereits mit flüssigem Kunststoff bzw. Klebemittel getränkt aufgebracht wird. Nach dem Härten des Kunststoffs bzw. Klebemittels kann ein weiterer Belag entweder direkt aufgebracht werden oder aber zuerst die Oberfläche geglättet werden, beispielsweise abgeschliffen werden. Als oberster Belag bietet sich ein Polymerwerkstoff an, beispielsweise Gummi oder ein Kunststoff.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1

eine Kalanderwalze mit Textilbezug, welche durch Drehen mit einer erfindungsgemäßen Oberflächenstrukturierung mit Rillen versehen wird,

Fig. 2

alternative Oberflächenstrukturierungen mit Rillen und mit Löchern im Vergleich nebeneinander und

Fig. 3

mehrere Teildarstellungen einer Oberfläche beispielsweise einer Kalanderwalze gemäß Fig. 1, mit den verschiedenen Schritten der Bearbeitung.

In Fig. 1 ist eine Kalanderwalze 11 dargestellt. Diese besteht aus einer Vielzahl von Scheiben 13 aus dem vorgenannten Papier- oder Textilmaterial. Die Scheiben 13 sind auf einen Kern 15, der gleichzeitig Wellenenden aufweist, aufgefädelt. Durch zwei Haltescheiben 17 an dem linken und rechten Ende sind die Papierscheiben 13 zusammengepresst.

Im normalen Betrieb bilden sie eine glatte Oberfläche 19, wie links in Fig. 1 zu sehen ist.

Zur erfindungsgemäßen Behandlung wird mit einem Schneidwerkzeug 21 entsprechend einem üblichen Drehvorgang die Oberfläche 19 bzw. werden die Scheiben 13 behandelt. Dabei werden Rillen 23 eingeschnitten. Die Rillen 23 verlaufen dabei genau parallel, direkt aneinander anschließend und mit immer gleichem Abstand zueinander genau in Umfangsrichtung auf der Walze 11.

Aus der Vergrößerung in Fig. 2 verschiedener Rillenstrukturen ist zu erkennen, wie diese ausgebildet sein können. Sie können, wie ganz links dargestellt, entweder mit weichen Übergängen ausgebildet sein und somit auch weichen bzw. abgerundeten Spitzen 24. Ebenso können sie wie rechts daneben dargestellt, relativ spitzwinklig ausgebildet sein. Die Flanken zwischen Spitzen 24 und tiefstem Punkt der Rillen 23 sind hier vorteilhaft gerade. Dieses ist jedoch nicht zwingend notwendig.

Wird mit dem Schneidwerkzeug 21 vorsichtig die Oberfläche 19 der Walze 11 bearbeitet, so werden die einzelnen Scheiben 13 an ihren Außenkanten nicht zerfetzt, sondern relativ glatt geschnitten. Dies bedeutet, dass sie wie ein massives Vollmaterial bearbeitbar sind. Dennoch wird aufgrund der Bearbeitung durch die dadurch gebildete Oberfläche bzw. Gesamtfläche der aneinander anschließenden Außenkanten der Scheiben 13 eine von außen sozusagen geöffnete oder für Flüssigkeit zugängliche Struktur geschaffen. Dieses wird nachfolgend noch näher erläutert.

Des weiteren ist in Fig. 2 ganz rechts als weitere Alternative eine Strukturierung dargestellt, wie Löcher bzw. Sackbohrungen 26 in die Oberfläche 19 eingebracht werden können. Dieses kann beispielsweise durch Bohren erfolgen ebenso wie Laserstrahlen oder dergleichen. Des weiteren können die Löcher, wie dargestellt, als reine zylindrische Sackbohrungen ausgeführt sein. Ebenso können sie nach unten enger werdend zulaufen.

In Fig. 3 sind in aufgespalteter Darstellung die verschiedenen Schritte dargestellt, um ausgehend von einer mit Rillen 23 versehenen Behandlungseinrichtung, beispielsweise der Kalanderwalze 11 gemäß Fig. 1, den weiteren Schichtaufbau aufzubringen. Dabei wird ausgegangen von einer Struktur der Oberfläche gemäß Fig. 1, bei der die Haltescheiben 17 bereits mit den Rillen 23 versehen sind.

Im ersten Schritt gemäß Fig. 1 wird Kunstharz 30 mittels einer Düse 32 aufgebracht. Anstelle der Düse 32 kann auch eine sonstige Auftragvorrichtung vorgesehen sein. Der Auftrag erfolgt so, wie im zweiten Schritt rechts daneben zu sehen ist, dass zumindest die Rillen 23 mit dem Kunstharz 30 einigermaßen gut bedeckt sind, vorteilhaft nicht ganz aufgefüllt sind. Ebenso kann auf die Spitzen 24 bereits zu diesem Zeitpunkt Kunstharz aufgebracht werden. Dies hängt maßgeblich ab vom folgenden Vorgang des Aufbringens der Fasern.

Im dritten Schritt in Fig. 3 werden aus einzelnen Fasern 35 bestehende Rovings 34 aufgewickelt. Diese können in einer Art Endlosform aufgebracht werden. Es kann vorgesehen sein, wie durch den Zustand gemäß dem vierten Schritt zu erkennen ist, dass mit den Fasern 35 zuerst die Rillen 23 zwischen Spitzen 24 in etwa aufgefüllt werden. Anschließend wird gemäß dem fünften Schritt erneut Fasermaterial 35, vorteilhaft wieder in Form von Rovings 34, zusammen mit weiterem Kunstharz aufgebracht, diesmal allerdings über die gesamte Oberfläche verteilt. Während hier also im ersten Schritt durch das Fasermaterial 35 die Rillen 23 im Vergleich zu den dazwischen liegenden Spitzen 24 ausgeglichen oder ausgefüllt worden sind, wird nun eine gesamt überdeckende Schicht aus Fasermaterial 35 aufgebracht. Diese dient zur Festigung der Oberfläche der Behandlungseinrichtung oder Walze 11 bzw. der Scheiben 13. Des weiteren kann für einen darauffolgenden Schichtaufbau ein stabilerer und zusammenhängender Unterbau geschaffen werden.

Gemäß dem fünften Schritt ist zu erkennen, dass die gesamte Walze 11 mit einer Schicht aus mit Kunstharz 30 getränktem Fasermaterial 35 bedeckt ist. Dabei sollte dieses Aufbringen der Schicht bzw. die Herstellung der Schicht so erfolgen, dass entweder durch Wickeln oder nachträgliche Bearbeitung die Oberfläche bereits einigermaßen gleichmäßig und eben ist.

Gemäß dem nächsten sechsten Schritt ist zu sehen, wie auf die fertig ausgehärtete Schicht aus faserverstärktem Kunstharzmaterial ein weiterer Belag 37 aus Polymerwerkstoff aufgebracht werden kann, beispielsweise aus Gummi oder Kunststoff, je nach Verwendungszweck. Dies entspricht jedoch wiederum dem bereits bekannten Verfahren. Hinsichtlich dieser Funktionsschicht 37 aus Polymerwerkstoff verhält sich die Walze aufgrund der stabilen Zwischenschicht aus Fasermaterial 35 jedoch sozusagen neutral bzw. werden ihre Eigenschaften nicht mehr durch den darunter liegenden Aufbau aus Papierscheiben 13 beeinflusst oder geprägt. Vor allem können durch die verbesserte mechanische Verbindung Lasten besser von der Oberfläche auf die darunter liegende Walze 11 übertragen werden.