Verheiratungswalze

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verheiratungswalze zum Zusammenbringen wenigstenszweier bahnförmiger Materialien zwischen der Verheiratungswalze und einer weiteren Walze. DieVerheiratungswalze wird oftmals auch als so genannte Marrying roller" oder Marrying roll" oderaber auch als Marrywalze" bezeichnet.
[0002] Bei der Herstellung von mehrlagigen Hygieneprodukten wie beispielsweise Taschentüchern,Handtüchern, Haushaltstüchern, Gesichtstüchern und Toilettenpapier, müssen zwei oder mehrerePapierlagen zusammengebracht werden. Um eine ausreichende Lagenhaftung zwischen den Papierlagenzu erzeugen, kann unter anderem ein Klebeverfahren verwendet werden. Derartige Verfahren sinddem Fachmann unter anderem als Spot Embossing, Goffra Incolla, Reggie-Technologie (WO 03/072344,WO 03/072345, WO 04/028706, WO 03/086744, WO 04/056560 und WO 05/087455) oder aber als Nested/DESL(Double Embossing Single Lamination) bekannt. Ein analoges Verfahren ist z. B. auch in der DE 20 313 418 U1 offenbart. Bei dem dort beschriebenenVerfahren läuft eine erste Papierbahn 10 durch einen ersten Walzenspalt zwischen einer Prägewalze1a und einer Gegenwalze 2a. In diesem Walzenspalt wird die Papierbahn 10 als eine der Papierlagenmit einer Prägung versehen. Im Anschluss wird über eine mit der Prägewalze verbundene Klebemittelaplikatorwalze3 Klebemittel an den Stellen auf die erste Papierbahn 10 aufgebracht, an denen die Prägevorsprüngeder Prägewalze 1a hervorstehen. Das Klebemittel wird dabei aus einem Klebemittelbad 4a übereine Klebemitteltransferwalze 4b auf die Klebemittelaplikatorwalze 3 übertragen. Über eine zweitePrägewalze 1b sowie eine zweite Gegenwalze 2b wird eine zweite Papierbahn 20 mit einer Prägungversehen und mit der ersten Papierbahn 10 in einem Walzenspalt zwischen der ersten Prägewalze1a und der Verheiratungswalze 5 zusammengebracht. Dieses Verfahren wird als DESL- oder Nested-Prägungbezeichnet. Es sind jedoch auch Verfahren bekannt, bei denen die zweite Papierbahn ohne vorherigePrägung in dem Walzenspalt zwischen der ersten Prägewalze und der Verheiratungswalze mit derersten Papierbahn zusammengebracht wird. Dieses Verfahren, bei welchem kein zweites Walzenpaar1b, 2b vorliegt, nennt man Goffra-Incolla Technik. Üblicherweise weist die Gummibeschichtung derVerheiratungswalze 5 bei beiden Verfahren eine Härte von 80 bis 95 Shore A auf.
[0003] Die eingangs beschriebenen Technologien beschränken die Produktionsgeschwindigkeit derVerarbeitungsstraße in hohen Maßen, insbesondere dann, wenn nicht nur, wie dargestellt, zweisondern drei oder mehr Lagen zusammengebracht werden sollen. Bei drei oder mehr Lagen muss dasvorhandene Klebemittel in der Regel durch mindestens eine Lage penetrieren, was die Produktionsgeschwindigkeitmaßgeblich beeinflusst.
[0004] Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei dem bekannten Verfahren das Risiko besteht,dass die Prägewalze 1a während des Verheiratungsvorgangs auch auf der zu verbindenden (zweiten)Papierbahn meist eine leichte, jedoch trotzdem störende Prägung bewirkt. Diese Verheiratungsprägung"reduziert die empfundene Weichheit der mehrlagigen Papierbahn ebenso wie ihr optisches Erscheinungsbild. Dieserunerwünschte Effekt tritt insbesondere bei relativ weichen Verheiratungswalzen und/oder beieinem großen Präge-Nip auf. Ein großer Präge-Nip wird in der Regel bei der Herstellung von Produktenmit vielen Lagen, bei starken Lagen, bei schnell laufenden Maschinen oder bei Marrywalzen, welche bereitsVerschleißerscheinungen aufweisen, benötigt.
[0005] Um die Lagenhaftung zu verbessern wurde eine mit Stahl beschichtete Gummiverheiratungswalzeentwickelt. Dabei erlaubt es die Stahlbeschichtung einen ausreichenden Druck für den Lagenhaftungsvorgangbereit zu stellen. Der Gummi bewirkt die erforderliche Flexibilität, um Ungleichmäßigkeiten derPapierlagen oder der Oberflächen der Walzen zu kompensieren. Ein Nachteil dieser Stahl beschichteten Gummiwalzebesteht in der Gefahr, die Prägewalze aus Stahl zu beschädigen, insbesondere wenn diese mitfeinen Prägestrukturen versehen ist. Ferner wird diese Ausgestaltung zu einem hohen Verschleißder Prägewalze führen. Diesen Problemen könnte zwar entgegengewirkt werden, wenn die Prägestahlwalzegehärtet wird. Dies wiederum hat jedoch zwei schwerwiegende Nachteile. Zum Einen wird beim Härtungsprozess eineVerformung der Walze entstehen, die zu Vibrationen beim Einsatz der Prägewalze führen kann, waseine Nachbearbeitung der Prägewalze erforderlich macht. Zum anderen wird das Härten die Kostender Prägewalze in die Höhe treiben.
[0006] Angesichts des oben geschilderten Standes der Technik, besteht die Aufgabe der vorliegendenErfindung darin, eine Verheiratungswalze zu schaffen, mittels derer eine gute Lagenhaftung beierhöhter Maschinengeschwindigkeit und damit höherer Produktivität erzielt werden kann, ohnedie Eigenschaften des Endproduktes wie Weichheit und optisches Erscheinungsbild zu verschlechternund ohne die Stahlprägewalze zu beschädigen oder härten zu müssen.
[0007] Diese Aufgabe wird durch eine Verheiratungswalze mit den Merkmalen des Schutzanspruchs1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen genannt.
[0008] Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedan-ke zu Grunde, eine Verheiratungswalze bereit zu stellen, die wenigstens zwei Lagen bzw. Schichtenaus einem elastischen Material aufweist, von denen eine härter ist als die andere und die Härtere aufder Außenseite bzw. Oberseite der Walze angeordnet ist. Dementsprechend schlägt die vorliegende Erfindungeine Verheiratungswalze zum Zusammenbringen wenigstens zweier bahnförmiger Materialien, insbesondereTissuepapierlagen oder aber Vliesstofflagen (Non-woven-Lagen) zwischen der Verheiratungswalzeund einer weiteren Walze vor, wobei die Verheiratungswalze einen Kern, eine Außenschicht undwenigstens eine zwischen dem Kern und Außenschicht angeordnete Zwischenschicht umfasst. Dievorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht eine elastische Schichtmit einer ersten Härte und die Zwischenschicht eine elastische Schicht mit einer zweiten Härteist, und dass die erste Härte höher ist als die zweite Härte. Vorteilhafterweise ist wenigstensdie Außenschicht, bevorzugterweise jedoch auch die Zwischenschicht, eine Gummischicht.
[0009] Die erfindungsgemäße Verheiratungswalze eignet sich insbesondere zum Zusammenbringenvon zwei oder mehr bahnförmigen Materialien, vor allem von Tissuepapierlagen, Vliesstofflagen(Non-woven-Lagen) oder auch von sog. Hybridprodukten bestehend aus mindestens einer Tissuepapierlageund wenigstens einer Lage aus Vliesstoff. Derartige Tissuepapiere weisen üblicherweise ein Flächengewichtpro einzelner Lage von weniger als 30g/m², insbesondere von weniger als 25g/m²und besonderes bevorzugt von weniger als 20g/m² auf. Es können aber auch bahnförmige Kunststoffeund textilartige Materialien mit der erfindungsgemäßen Verheiratungswalze zusammengebracht werden.Bei Vliesstoffen (auch Non-wovens genannt) handelt es sich um flexible, poröse Flächengebilde aussynthetischen Kunstfasern, die nach Vorverfestigung auf mechanischem Weg miteinander verbundenwerden.
[0010] Die beschriebenen bahnförmigen Materialien bestehen üblicherweise aus Naturfasern oderVliesen aus Kunstfasern, wobei selbstverständlich auch Mischungen aus Naturfasern und Kunstfaserneingesetzt werden können.
[0011] Geeignete Faserprodukte sind unter anderem Zellstoffe, die nach üblichen Aufschlussverfahren,beispielsweise nach den Sulfatverfahren oder aber nach dem Sulfitverfahren aus Nadelholz, beispielsweiseaus Fichten-, Tannen-, Kiefern- oder Lärchenholz, aus Laubholz, beispielsweise aus Buchen-,Birken-, Pappel- oder Eukalyptusholz oder aber aus Einjahrespflanzen, wie beispielsweise ausSisal, Hanf oder Bambus gewonnen werden. Selbstverständlich können auch Mischungen von Fasernder genannten Holzarten verwendet werden. Als Faserprodukte können auch Zellstoffe eingesetztwerden, die von weiderverwertetem Papier stammen. Daneben können auch Kunstfasern, wie beispielsweisePolyethylenfasern, Polypropylenfasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern, insbesondere auf Basisvon aromatischen Polyestern wie Polyehtylenterephthalat, sowie Polyvinylalkohol eingesetzt werden.
[0012] Aus derartigen Zellstoffen und ggf. Mischungen aus Zellstoffen und untergeordneten Anteilenan Kunstfasern können in einem Nasslegeprozess mit nachfolgender konventioneller Trocknung odernach dem TAD-Verfahren (Through Air Drying) geeignete bahnförmige, gekreppte oder auch ungekrepptesog. Rohtissueprodukte (UCTAD) hergestellt werden, welche ggf. nach mit üblichen Nassfestmitteln,Trockenfestmitteln, Weichmachern oder anderen Hilfs- und Zusatzstoffen für die Papierherstellungversetzt werden können.
[0013] Durch die harte Außenschicht wird ermöglicht, einen ausreichend hohen Druck für den Lagenhaftungsvorgangbereit zu stellen, ohne dass jedoch die weitere Walze, bei der es sich um eine Stahlprägewalzehandeln kann, beschädigt wird. Die Beschädigung wird dabei dadurch vermieden, dass auch dieAußenschicht aus einem elastischen, wenn auch harten Material (Gummi) gebildet und daher gewissermaßennachgiebig ist. Die Zwischenschicht hingegen bietet die erforderliche Flexibilität, um Ungleichmäßigkeiten derbahnförmigen Materialien oder der Oberflächen der Walzen auszugleichen. Mit anderen Worten istdie Zwischenschicht dazu da eine gewisse Flexiblität zu bewirken.
[0014] Unter der Bezeichnung elastische, wenn auch harte Materialien" sollen dabei nicht nurgummiartige Materialien verstanden werden, sondern auch unter anderem geeignete Kunststoffe,beispielsweise faserverstärkte Kunststoffe, sowie bestimmte Papiersorten, insbesondere komprimiertesPapier.
[0015] Die erfindungsgemäße Verheiratungswalze steht in Kontakt mit einer weiteren Walze, vorzugsweiseeiner Stahlprägewalze.
[0016] Unter Prägung wird ein technischer Vorgang bezeichnet, bei dem einer ursprünglich ebenen Papier-oder Tissue-Bahn in einem durch zwei weitgehend zylindrische Walzen gebildeten Prägespalt mitHilfe einer an der Oberfläche dreidimensional strukturierten harten, nicht elastisch nachgiebigen Metallwalze(beispielsweise: Stahl), der sog. Prägewalze und einer im Allgemeinen glatten, elastisch nachgiebigenGegenwalze (beispielsweise: Gummi oder Kunststoff) unter Anpressdruck eine der dreidimensionalenStruktur der Oberfläche der Prägewalze entsprechende dreidimensionale Struktur des Papiers oderTissues mehr oder weniger irreversibel aufgezwungen wird.[0017] Dieser Vorgang wird in einer Vorrichtung ausgeführt, die wenigstens die erwähnte Prägewalzeund die zugehörige Gegenwalze umfasst, sowie Lagerungen für die Walzen, Antriebe, Entrichtungen zurEinstellung, Steuerung oder Regelung der Antriebe, des Anpressdruckes, der Bahnspannung sowieder Geschwindigkeit, weitere Walzen als Bahnführungselemente für die meist einlagige, ggf. auchmehrlagige Papier- oder Tissue-Bahn, ggf. zusätzlich Ab- und Aufrolleinrichtungen, ein odermehrere Klebstoffe, Auftragswerke sowie eine Verheiratungswalze, falls mehrere einlagige Papier-oder Tissue-Bahnen getrennt, in zwei oder mehr solcher Prägeeinrichtungen geprägt, zu einem Lagenverbundzusammengeführt und ggf. verhaftet werden sollen. Geeignete Auftragswerke können unter anderemals Walzenapplikationsvorrichtung, als Sprühvorrichtung, als sog. Curtain-Coater oder aber alsDüsenvorrichtung ausgeführt sein.
[0018] Eine solche Vorrichtung wird als Prägewerk bezeichnet. Vorrichtungen dieser Art können autarkbetrieben werden oder sie bildet einen Baugruppe aus einer komplexen Zusammenschaltung mehrererVorrichtungen mit unterschiedlichem Aufbau zur aufeinander erfolgenden Erfüllung unterschiedlicherAufgaben innerhalb einer sog. Verarbeitungslinie, wie diese in der Papier- und Tissue-Industrie beispielsweisezur Herstellung von Rollen-Produkten wie Toilettenpapier oder Haushaltspapier oder zur Herstellungvon Faltprodukten wie Taschentücher oder Servietten üblich sind.
[0019] Wird eine Prägevorrichtung separat, autark betrieben, spricht man von einem Offline-Betrieb. Bildetdie Prägevorrichtung eine Baugruppe in einer komplexen Verarbeitungsanlage, so spricht man vonInline-Betreib.
[0020] Die dreidimensionale Struktur der Oberfläche der Prägewalze wird üblicherweise durchüber die zylindrische Mantelfläche als Bezugsbasis herausragende Vorsprünge gebildet, die inbestimmter, meist gleichförmiger Weise über den gesamten Bereich des den Prägespalt bildendenAnteils der Walzenoberfläche verteilt sind. Die geometrische Form dieser Vorsprünge kann prinzipiellfrei gewählt werden, Grenzen sind durch die zur Herstellung der Prägewalzen angewandten Technikund die Erfordernisse des Prägeprozesses selbst beispielsweise hinsichtlich eines störungsfreien Luftverhaltensgesetzt.
[0021] Für die Prägung von Papier und/oder Tissue-Bahnen werden im Allgemeinen Prägewalzen verwendet, derenals Werkzeug für die Prägung dienende Prägenoppen, beispielsweise ausgebildet als geometrische,dreidimensionale Vorsprünge, auf einem massiven stählernen zylindrischen Grundkörper angeordnet sind.Die Prägewalzen können jedoch auch mehrteilig aus einem zylindrischen Tragkörper aufgebaut sein,der einen auswechselbaren als Hohlzylinder ausgebildeten Mantel trägt, auf dem die Prägenoppen angeordnetsind.
[0022] Handelt es sich bei den Prägenoppen um geometrische, dreidimensionale Vorsprünge, dieüber der Mantelfläche des zylindrischen Walzengrundkörpers oder des auswechselbaren zylindrischenMantelkörpers erhaben sind, dann wird die Gestalt von Prägenoppen dieses Typs in der Fachspracheals male" bezeichnet.
[0023] Die derart gestaltete, an ihrer Oberfläche struturierte, nicht elastisch deformierbarePrägewalze bildet im Prägwerk einen Prägespalt im Zusammenspiel mit einer elastisch nachgiebigen,sog. weichen, ebenfalls zylindrischen Gegenwalze, die jedoch meist eine glatte Oberfläche aufweist.Gegenwalzen mit einer sog. Bombage sind ebenfalls bekannt. Durch diesen Prägespalt wird diezu prägende Papier- oder Tissuebahn unter Anpressdruck hindurchgeführt, wobei sich die Struktur derharten Prägewalzenoberflächen mit den darauf vorhandenen Prägenoppen in der Papier- oder Tissuebahnabbildet. Die Papier- oder Tissuebahn erhält durch die Deformation eine Struktur mit geometrischen,dreidimensionalen Vorsprüngen, die sich über der ursprünglich ebenen Grundfläche der Papier-oder Tissuebahn erheben und deren Gestalt weitestgehend der Struktur der Prägenoppen der Prägewalze entspricht.Diese im Papier oder Tissue durch eine Prägung entstandenen dreidimensionalen Vorsprünge werden inder Fachsprache meist ebenfalls als Prägenoppen bezeichnet.
[0024] Die als Werkzeug dienenden unelastischen Prägenoppen der Prägewalze können prinzipiellbeliebig auf der Mantelfläche des Walzengrundkörpers verteilt sein. In der Praxis überwiegt jedocheine gleichförmige Verteilung der Prägenoppen auf der gesamten Mantelfläche des Walzengrundkörpersüber die Breite des Prägespaltes. Man spricht dann von einer Overallprägung.
[0025] Die Mantelfläche des zylindrischen Walzengrundkörpers dient dabei als Basisfläche, überdie sich die Prägenoppen in Gestalt geometrisch dreidimensionaler Vorsprünge erheben. Die überdie Mantelfläche der Prägewalze verteilt angeordneten Prägenoppen können sämtlich von gleicherGröße und Gestalt sein, müssen dies aber nicht.
[0026] Üblich sind geometrische, dreidimensionale Grundformen der zur Verwendung kommenden Prägenoppen wiebeispielsweise gerade Kegel- oder gerade Pyramidenstümpfe, die häufig die Grundstruktur einerganzflächigen (overall) Prägung von Papier- oder Tissuebahnen charakterisieren.
[0027] Die Kegelstümpfe können dabei kreisförmige oder ovale Basis- und Stirnflächen besitzen. Die Pyramidenstümpfe können dreieckige, quadratische,rechteckige, rautenförmige oder auch vieleckige Basis- oder Stirnflächen aufweisen, um beispielhafteinige der Möglichkeiten der Gestaltung aufzuzählen.
[0028] Für das sog. Spot-Embossing wurden in der Regel komplexere Formen bestehend aus Linienund/oder Punkten verwendet. Dabei stellen die Prägeelemente meist Figuren oder Designs sowieästhetisch ansprechende Motive dar.
[0029] Die erfindungsgemäße Verheiratungswalze 5 wiest neben einem Kern 5c eine Außenschicht5a sowie wenigstens eine zwischen dem Kern 5c und der Außenschicht 5a angeordnete Zwischenschicht5b auf. Es können auch zwei oder noch mehr Zwischenschichten vorhanden sein. Dabei ist wesentlich,dass die Außenschicht aus einem elastischen Material, vorzugsweise aus Gummi, besteht, welcheseine erste Härte aufweist, welche höher ist als die Härte der Zwischenschicht, welche ebenfallsaus einem elastischen Material, vorzugsweise aus Gummi, besteht. Die Härte der Zwischenschicht(en) wirdauch als sog. zweite Härte bezeichnet.
[0030] Vorzugsweise ist die erste Härte der Außenschicht um mindestens 3 Shore A und/oder ummindestens 2 Shore D größer als die zweite Härte der Zwischenschicht oder der Zwischenschichten.
[0031] Die Härte sog. elastischer Materialien wird üblicherweise nach der Methode von Shore(DIN 53505) ermittelt. Unter der Härte eines Materials wird im Allgemeinen ein Maß für den Widerstanddieses Materials gegenüber dem Eindringen eines härteren Festkörpers verstanden. Bei der Methodenach Shore verwendet man mehrere unterschiedliche Härteprüfgeräte, solche für weichere Materialien(Shore A) und solche für härtere Materialien (Shore D). Daraus resultieren letztlich zwei Härteskalen,zum einen für weichere Materialien im Bereich von 10 bis 98 Shore A und zum anderen für härtereMaterialien im Bereich von 30 bis 90 Shore D. Geeignete Härteprüfgeräte sowohl für Shore A alsauch für Shore D werden unter anderem von der Firma Zwick GmbH & Co., Ulm vertrieben. Dabeiwerden jeweils kegelförmige Eindringkörper in das zu prüfende Material bis zu 2,5 mm hineingedrückt,die hierfür aufgewendet Kraft gemessen und in Shore-Härteeinheiten umgerechnet.
[0032] Die Außenschicht der erfindungsgemäßen Verheiratungswalze weist eine Härte von vorzugsweise90 Shore A bis 90 Shore D, insbesondere von 98 Shore A bis 80 Shore D und besonders bevorzugtvon 97 Shore A bis 60 Shore D auf. Es empfiehlt sich eine solche Verheiratungswalze zu verwenden,bei der die erste Härte der Außenschicht um mindestens 5 Shore A und/oder um 5 Shore D größerist als die zweite Härte der Zwischenschicht(en). Besonders bevorzugte Verheiratungswalzen zeichnensich dadurch aus, dass die erste Härte der Außenschicht um mindestens 5 Shore A und/oder 5 ShoreD und maximal um 40 Shore A und/oder 40 Shore D größer ist als die zweite Härte der Zwischenschicht(en).Ganz besonders bevorzugt sind Verheiratungswalzen, deren Außenschicht aus einem elastischenMaterial mit einer Shore A Härte von 95 bis 98 und deren Zwischenschicht(en) aus einem elastischenMaterial mit einer Shore A Härte von 80 bis 92 besteht.
[0033] Bei der Auswahl von geeigneten Materialien für die Außenschicht und die Zwischenschicht(en) istzu beachten, dass die Differenz der Härten beider Schichten nicht zu groß werden darf, insbesonderedann, wenn die Verheiratungswalze bei hoher Last betrieben wird.
[0034] Die erfindungsgemäße Verheiratungswalze kann neben der Außenschicht ein, zwei oder mehrZwischenschichten aufweisen. Die einzelnen Zwischenschichten können sich unter anderem hinsichtlichihrer Härte oder aber hinsichtlich ihrer chemischen Struktur oder ihrer physikalischen Eigenschaften unterscheiden.
[0035] Darüber hinaus kann es sich empfehlen, neben dem Kern 5c der Zwischenschicht 5b und derAußenschicht 5a noch eine weitere sog. Innenschicht 5d als Bestandteil der Verheiratungswalze vorzusehen.Die Innenschicht 5d befindet sich zwischen dem Kern und der Zwischenschicht oder den Zwischenschichtenund sollte aus einem relativ harten Material bestehen. Der Einbau einer solchen Innenschichtempfiehlt sich, wenn zum einen der Kern der Verheiratungswalze relativ klein ist und deren Durchmesserauf einen definierten Außendurchmesser aufgebaut werden muss oder aber, wenn die Zwischenschichtsehr weich ist und dadurch die auftretenden Scherkräfte am Übergang Zwischenschicht zum Kernsehr groß werden. In einem solchen Fall besteht die Gefahr, dass sich an diesem Übergang derBelag vom Kern löst. Dieser Gefahr kann durch den Einbau einer zusätzlichen Innenschicht wirksam begegnetwerden.
[0036] Im Inneren der erfindungsgemäßen Verheiratungswalze befindet sich ein Kern, der üblicherweise ausStahl besteht und einen Durchmesser von 100 mm bis 800 mm, insbesondere von 300 mm bis 600 mmaufweist. Die Verheiratungswalze kann einerseits Zapfen enthalten oder als beschichtetes Rohr,das auf einen Trägerkern aufgezogen wird.
[0037] Die Dicke der Außenschicht der Verheiratungswalze liegt vorzugsweise im Bereich von 3bis 30 mm, insbesondere im Bereich von 4 bis 20 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 5bis 15 mm. Analog dazu beträgt die Dicke der Zwischen-schicht oder der Zwischenschichten 3 bis 30 mm, insbesondere 4 bis 20 mm und besonders bevorzugt5 bis 15 mm.
[0038] Die in der Außenschicht und in der Zwischenschicht oder den Zwischenschichten vorliegenden Materialiensind elastisch und bestehen vorzugsweise aus Gummi oder aber aus einem gummiartigen Material.Ein solcher Gummi-Werkstoff besteht in der Regel aus dem eigentlichen Gummi oder aber dem gummiartigen Materialsowie geeigneten Vernetzungsmitteln, Beschleunigern, Aktivatoren, Füllstoffen wie beispielsweiseRuß, Kieselsäure oder Kaolin, Weichmachern, Alterungsschutzmitteln, ggf. Farbmitteln und sonstigenZusatzstoffen.
[0039] Unter der Bezeichnung Gummi bzw. gummiartige Materialien sollen nicht nur übliche Naturkautschke(NR) auf Basis von Isopren, sondern auch künstlich hergestellte Kautschuke (Synthese-Kautschuke)verstanden werden. Zu den Letzteren zählen unter anderem Acrylnitril-Butadien-Kautschuke, Acrylinitril-Butadien-Styrol-Kautschuke (NBR),anorganische Kautschuke (sog. Polymere mit kohlenstofffreier Hauptkette auf Basis von Kettenaus Bor und Stickstoff, Bor und Phosphor, Aluminium und Phosphor, Zinn und Sauerstoff sowiePhosphor und Stickstoff), Butadien-Styrol-Kautschuke, Kautschuke auf Basis von Polybutadienenund Polyisoprenen, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuke (EPDM), Ethylen-Acrylat-Kautschuke sowiePolyester/Polyether-Polyurethan-Kautschuke (PUR). Besonders bevorzugt sind dabei unter anderemKautschuke auf Basis von Acrylnitril-Butadien-Styrol (NBR).
[0040] Aufgrund der geringeren Härte der Zwischenschicht oder der Zwischenschichten können diesenicht nur aus Gummi oder aus gummiartigen Materialien bestehen, sondern auch aus Schaumstoffen, insbesondereaus geschäumten Kunststoffen und geschäumten Natur- und Synthesekautschuken aufgebaut sein.Dabei sind zäh-harte Schaumstoffe gegenüber spröd-harten Schaumstoffen zu bevorzugen.
[0041] Bei der Auswahl geeigneter gummiartiger Materialien sollte unter anderem darauf geachtetwerden, dass diese ein gutes Rückstellverhalten, eine hohe Verschleißfestigkeit, eine geringeSprödigkeit in Folge einer tiefen Glasübergangstemperatur, ein niedriges Dämpfungsverhalten sowieein geringes Quellverhalten insbesondere gegenüber Wasser und Öl aufweisen. Die Glasübergangstemperatur(Tg) derartiger Materialien sollte daher möglichst unterhalb von 0°C, insbesondere unterhalbvon -10°C liegen. Die Glasübergangstemperatur (Tg) selbst gibt diejenige Temperatur an, unterhalbder die Materialien ihre Segmentbeweglichkeit verlieren, d. h. glasartig werden.
[0042] Durch die mechanische Wechselbelastung kann es zu einer Erwärmung der Verheiratungswalzebei längerem Betrieb kommen. Aus diesem Grund ist es notwendig, dass die gewählten gummiartigen Materialienauch bei höheren Temperaturen (bis zu 70°C) noch die gewünschten positiven Eigenschaften aufweisen.
[0043] Die erfindungsgemäßen Verheiratungswalzen werden unter anderem dadurch hergestellt, dassder gereinigte Kern der Walzen (vorzugsweise ein Stahlkern) zunächst mit einem geeigneten Bindemittel (einemsog. Primers) behandelt wird und anschließend mit dem gewählten gummiartigen Material beschichtetwird. Die so aufgebrachte Zwischenschicht wird üblicherweise bandagiert, ggf. noch vulkanisiertund geschliffen. Im Anschluss daran wird auf die Zwischenschicht ein weiteres Bindemittel aufgebrachtund danach erfolgt der Auftrag der Außenschicht durch analoges Bandagieren, Vulkanisieren (Härten)und Schleifen.
[0044] Das hier dargestellte Herstellungsverfahren bezieht sich auf zwischenschichtige Verheiratungswalzen(eine Zwischenschicht und eine Außenschicht) und kann analog durch das Aufbringen von weiterenSchichten entsprechend modifiziert werden, beispielsweise zur Herstellung einer Verheiratungswalze auseinem Kern, einer Innenschicht, mehreren Zwischenschichten und einer Außenschicht.
[0045] Bei der Auswahl der Materialien für die einzelnen Schichten der Verheiratungswalze solltedarauf geachtet werden, dass diese miteinander verträglich sind, so dass beispielsweise auchbei einer Temperaturänderung keine mechanischen Spannungen an den Grenzbereichen der einzelnen Schichtenentstehen können. Zu diesem Zweck sollten vorzugsweise solche Materialien eingesetzt werden,die einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.
[0046] Die erfindungsgemäße Verheiratungswalze kann weiterhin in der Weise ausgestaltet sein,dass ihr Kern über mindestens eine axiale Öffnung verfügt, durch welche ein geeignetes Kühlmedium beispielsweiseÖl oder Wasser gepumpt werden kann. Die Verheiratungswalze kann darüber hinaus eine Oberflächeaufweisen, welche sowohl strukturiert als auch unstrukturiert ist. Mit Hilfe der erfindungsgemäßenVerheiratungswalze können bahnförmige Materialien verhaftet, d. h. zusammengebracht werden.Die Verhaftung kann dabei unter anderem mittels Klebstoff, durch mechanische oder aber durchthermische Einwirkung erfolgen.
[0047] Geeignete Klebstoffauftragswerke sind unter anderem als Sprühvorrichtung, als Walzenvorrichtung,als Curtain-Coater oder aber als Düsenvorrichtung (beispielsweise als Schlitzdüse) ausgebildet.Die thermische Einwirkung kann durch geeignete Öfen, durch sog. Infrarotstrahler oder aber durchheiße Walzen erfolgen. Mechanische Kräfte werden üblicherweise durch entsprechende Walzen aufdie zu verhaftenden Materialien übertragen.
[0048] Um einer zu starken Erwärmung der erfindungsgemäßen Verheiratungswalze entgegenzuwirken,welche unter anderem zu starken mechanischen Spannungen innerhalb der Walze oder aber an ihrerOberfläche führen kann, ist es empfehlenswert diese zu kühlen, beispielsweise mit Hilfe einesgeeigneten Kühlmediums.
[0049] Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibungeiner bevorzugten Ausführungsform ersichtlich, die unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungenerfolgt.
[0050] In den Zeichnungen zeigt:
[0051] Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Lehre der DE20 313 418 U1 in der eine Verheiratungswalze der vorliegenden Erfindung zum Einsatzkommen kann;
[0052] Fig. 2 eine Verheiratungswalze gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindungim Querschnitt.
[0053] Die Verheiratungswalze 5 der vorliegenden Erfindung weist einen mehrschichtigen Aufbauauf, d. h. sie ist aus wenigstens einem Kern 5c und einer Außenschicht 5a sowie wenigstens einerZwischenschicht 5b aufgebaut. Die Außenschicht 5a ist dabei aus Gummi gebildet und weist vorzugsweiseeine Härte von etwa 95 Shore A auf. Bei dem Kern der dargestellten Ausführungsform handelt essich um einen Stahlkern. Zwischen diesem Kern 5c und der Außenschicht 5a ist in Fig. 2 nur eineZwischenschicht 5b dargestellt. Diese Zwischenschicht ist gleichermaßen aus Gummi gebildet und weisteine Härte von ca. 75 Shore A auf. Weiterhin befindet sich zwischen dem Kern 5c und der Zwischenschicht5b in der Fig. 2 noch eine Innenschicht 5d.
[0054] Durch die härtere Außenschicht kann ein entsprechend großer Druck aufgebracht werden,um die zwei Papierbahnen 10, 20 zusammenzubringen und eine gute Lagenhaftung zu erzeugen. Dieweichere Zwischenschicht hingegen wirkt federnd und gleicht Ungleichmäßigkeiten der Papierbahnen10, 20, die auch als Papierlagen bezeichnet werden können sowie Ungleichmäßigkeiten der Prägewalze1a (weitere mögliche Walze) und der Verheiratungswalze 5 selbst aus.
[0055] Die erfindungsgemäße Verheiratungswalze kann vor allem in der Technik üblichen Prägevorrichtungen eingesetztwerden. Zum Verbinden der einzelnen bahnförmigen Materialien können verschiedenartige Klebstoffeverwendet werden. Geeignete Klebstoffe sind unter anderem Leim auf Basis von Stärke oder modifizierterStärke, Methylcellulose oder carboxylierte Methylcellulose sowie adhesiv wirksame Polymere auf Basisvon synthetischen Harzen, Kautschuk, Polypropylen, Polyisobutylen, Polyurethan, Polyacrylaten,Polymethacrylaten, Polyvinylacetat oder Polyvinylalkohol. Derartige Klebstoffe können zusätzlichFarbstoffe enthalten.
[0056] Häufig werden zur Verhaftung von Papierlagen wasserbasierte Leime verwendet. Ein derartigerLeim kann durch die äußerste Bahnlage, welche sich auf der Seite zur Verheiratungswalze hinbefindet, penetrieren und zwar insbesondere dann, wenn ein hoher Druck zwischen der Verheiratungswalze undder Prägewalze herrscht und das Bahnmaterial besonders dünn und offenporig ist. Um zu verhindern,dass die Verheiratungswalze keine Quellung gegenüber dem wasserhaltigen Leim zeigt, solltendie gewählten gummiartigen Materialien der Walze resistent gegenüber Wasser und den entsprechendenSubstanzen des Leims sein. Weiterhin sollten die gewählten gummiartigen Materialien der Walzekein Quellverhalten gegenüber Ölen zeigen, mit denen üblicherweise Verheiratungswalzen behandeltwerden, um ein Verkleben der Verheiratungswalzen zu minimieren.
[0057] Durch die erfindungsgemäße Verheiratungswalze können erhöhte Maschinengeschwindigkeitenund daher eine höhere Produktivität erzielt werden, ohne die Lagenhaftung, die Weichheit unddas optische Erscheinungsbild zu verschlechtern. Ferner wird der Verschleiß der Prägewalze imVergleich zu einer Verheiratungswalze mit Stahloberfläche verringert und ein Härten der Prägewalze1a ist nicht erforderlich. Es kann sich aber empfehlen, die Prägewalze noch mit einer Chromschichtzu überziehen, auch wenn dies nicht unbedingt notwendig ist.
[0058] Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsformbeschränkt ist, sondern verschiedenartige Modifikationen innerhalb der Erfindung durchgeführt werdenkönnen, welche ausschließlich durch die folgenden Schutzansprüche definiert sind.
[0059] Beispielsweise könnten auch mehrere Zwischenschichten vorgesehen sein, die alle die gleicheoder unterschiedliche zum Kern hin abnehmende Härten oder aber abwechselnd unterschiedlicheHärten aufweisen. Gleichermaßen können die anderen Schichten auch aus einem anderen Materialals Gummi gebildet sein.
[0060] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Verbinden von bahnförmi-gen Materialien, welche mindestens zwei Walzen aufweist, wobei eine der beiden Walzen die ebenfallserfindungsgemäße Verheiratungswalze 5 darstellt und die zweite Walze vorzugsweise eine Prägewalze1a ist. Eine derartige Vorrichtung kann zusätzlich noch ein Auftragswerk für Klebstoffe sowieggf. noch eine dritte Walze 2a aufweisen, welche im Zusammenspiel mit der zweiten Walze 1a steht. Dabeikann es sich empfehlen die Vorrichtung zusätzlich noch mit einem weiteren Walzenpaar aus einerPrägewalze 1b und einer Gegenwalze 2b sowie ggf. mit einer geeigneten Wärmequelle zum Erwärmen derbahnförmigen Materialien auszugestalten. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlichnoch eine Einheit zum Aufbringen einer ölartigen Substanz auf die Verheiratungswalze aufweisen.