FASERSTOFFBAHN

Die Erfindung geht aus von einer Walze insbesondere zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredelung einer Faserbahn wie einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn und vorzugsweise in einem Kalander zum Glätten einer Papierbahn nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 .

Derartige Walzen weisen gewöhnlich einen Walzenkern aus einem metallischen oder einem Composite-Werkstoff auf, welcher mit einem Walzenbezug versehen ist, welcher gewöhnlich zumindest eine Bindeschicht und eine die Faserbahn kontaktierende Funktionsschicht aufweist.

Durch Reibung infolge tribologischen Kontaktes der Faserbahn mit ihren Kontaktpartnern wie beispielsweise Walzen findet eine elektrostatische Aufladung statt. Diese bewirkt eine Potentialdifferenz zwischen Faserbahn bzw. Walzenbezug und deren Umgebung, beispielsweise zu einer geerdeten Maschinenstuhlung. Diese Potentialdifferenz kann zu elektrostatischen Entladungen führen, die eine Gefahr für Mensch und Maschine darstellen.

Der Schutz vor elektrostatischer aufladung ist im Wesentlichen durch Vermeidung der Aufladung zu erzielen, beispielsweise durch Erdung der Komponenten und Ableitung der Ladung durch Verwendung von elektrostatisch ableitenden Materialien. Für Walzenbezüge heißt dies, dass alle verwendeten Materialien ebenfalls elektrostatisch ableitend ausgeführt sein müssen und der Walzengrundkörper geerdet sein muss.

Aus der EP0601012B1 ist eine Walze für eine Papiermaschine bekannt, welche elektrisch leitfähig ausgestaltet ist, indem in das Material des Walzenbezuges elektrisch leitfähige Füllstoffe in Form von Fasern und Partikeln eingebracht sind. Nachteilig an dieser bekannten Walze ist dabei vor allem, dass der gesamte Walzenbezug in Bezug auf Aufbau und/oder radiale Ausdehnung elektrisch leitfähig ausgebildet sein muss, was einen erheblichen Aufwand in Bezug auf Rohstoffe und Kosten mit sich bringt.

Es ist demzufolge Aufgabe der Erfindung, eine elektrisch leitfähige Walze anzugeben, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, indem eine einfache und kostengünstige Ableitung von elektrischen Ladungen ermöglicht wird. Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 in Kombination mit den Gattungsbildenden Merkmalen gelöst.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass in dem Walzenbezug zumindest eine Vorrichtung zur Ableitung elektrischer Ladungen vorgesehen ist, die in leitender Verbindung mit einer außerhalb der Walze befindlichen Erdung steht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten und Aspekte der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Vorrichtung ausgebildet ist in Form zumindest eines leitfähigen Drahts oder eines zumindest teilweise mit leitfähigem Material versehenen Gitters oder Vlieses.

Gemäß vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung kann der leitfähige Draht in Form eines Kupferdrahtes oder einer mit einer leitfähigen Beschichtung zumindest teilweise überzogenen Faser ausgebildet sein.

Bevorzugt kann die zumindest eine Vorrichtung spiralförmig angeordnet oder in Form eines Gitters oder eines Vlieses flächig ausgebildet sein. Der Walzenbezug kann vorteilhafterweise zumindest eine Haftvermittlungsschicht, eine Zwischenschicht und eine die Faserbahn kontaktierende Funktionsschicht aufweisen. Weitere Ausführungsvarianten mit mehr oder weniger Schichten sind möglich und denkbar.

Vorzugsweise kann die zumindest eine Vorrichtung zwischen der Haftvermittlungsschicht und der Zwischenschicht und/oder zwischen der Zwischenschicht und der Funktionsschicht ausgebildet sein. Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann die zumindest eine Vorrichtung durch eine Verbindung leitend mit dem Walzenkern oder mit einer Erdung außerhalb der Walze verbunden sein.

Die Verbindung kann dabei innerhalb der Funktionsschicht und/oder innerhalb der Zwischenschicht verlaufen und/oder stirnseitig aus der Funktionsschicht und/oder aus der Zwischenschicht austreten.

Ein elektrischer Widerstand des Walzenbezuges (3) muss unter 10 ¹¹ Ohm liegen, um elektrostatische Aufladung zu vermeiden.

Die Erfindung wird nachfolgend ohne Einschränkung der Allgemeinheit unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. In den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine stark schematisierte Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgestalteten Walze, und

Fig. 2 eine stark schematisierte perspektivische Ansicht einer Walze mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten elektrisch ableitenden Maßnahme. Figur 1 zeigt in einer stark schematisierten geschnittenen Teilansicht eine Walze 1 mit eine Walzenkern 2, der vorzugsweise aus Metall wie Stahl oder auch aus einem Verbundwerkstoff mit einer Faserverstärkung wie Glas- oder Kohlefaser und einer Harzmatrix bestehen kann, sowie einem Walzenbezug 3. Der Walzenbezug 3 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen mehrschichtigen Aufbau auf, der auf dem Walzenkern 2 zunächst eine Haftvermittlungsschicht 4, auf dieser eine Zwischenschicht 5 sowie eine Funktionsschicht 6, welche zum Kontakt mit einer nicht weiter dargestellten Faserbahn wie einer Papier- oder Kartonbahn ausgelegt ist.

Um die oben angesprochenen Nachteile der elektrostatischen Aufladung und die damit verbundenen Gefahren für Mensch und Maschine zu reduzieren oder gänzlich zu eliminieren, weist der Walzenbezug 3 weiterhin zumindest eine Vorrichtung 7 auf, die geeignet ist, elektrostatische Ladungen aus der Funktionsschicht 6 über die Zwischenschicht 5 oder auch direkt in den Walzenkern 2 abzuleiten. Da der Walzenkern 2 in einer Maschinenstuhlung auf Erde liegt, kann damit die Aufladung der Walze 1 verhindert werden bzw. eine sich eventuell aufbauende Ladung abgeleitet werden. Im gesamten Volumen des Walzenbezuges 3 können zwar elektrisch isolierende Bereiche oder Schichten enthalten sein, die eine elektrische Trennung der Bezugsoberfläche, wo der Ladungsaufbau stattfindet, vom geerdeten Walzenkern 2 bedingen würden. Erfindungsgemäß sind die elektrisch isolierenden Bereiche oder Schichten jedoch durch die im Folgenden näher beschriebenen Maßnahmen stets leitend mit dem Walzenkern 2 verbunden, um somit die elektrostatische Ableitung zu gewährleisten, ohne in den Aufbau des Walzenbezuges 3 einzugreifen und insbesondere ohne die Haftung am Walzenkern 2 zu beeinträchtigen. Die bekannten Konstruktionen der Walzenbezüge 3 können beibehalten werden. Wie aus Fig. 1 weiter zu entnehmen, ist im Ausführungsbeispiel die zumindest eine Vorrichtung 7, die der Ableitung der Ladung dient, über eine leitende Verbindung 8 mit dem Walzenkern 2 verbunden.

Alternativ kann die Verbindung 8 auch ohne Durchlaufen der Zwischenschicht 5 direkt an den Walzenkern angebunden sein, indem beispielsweise eine Ausschleifung an einem Ende des Walzenbezuges 3 erfolgt. Dies ist stark schematisiert in Fig. 2 angedeutet.

Betrachtet man die Fig. 1 und 2, so ist ersichtlich, dass die Vorrichtung 7 zur Ableitung von Ladung im Ausführungsbeispiel in Form eines spiralig im Walzenbezug 3 angeordneten drahtartigen Gebildes ausgebildet ist. Durch die spiralige Anordnung der zumindest einen Vorrichtung 7 ist die Ableitung über die gesamte Bezugsfläche gewährleistet. Die Vorrichtung 7 kann dabei sowohl zwischen der Funktionsschicht 6 und der Zwischenschicht 5 als auch in beliebigen anderen Positionen angeordnet sein. Es sind eine Vielzahl von Schichtfolgen bei Walzen 1 bekannt, welche auch eine direkt auf dem Walzenkern 2 angeordnete Funktionsschicht 6 aufweisen kann, welche nur durch eine Haftvermittlerschicht 4 unterlegt ist. Dann ist die Vorrichtung 7 entsprechend an der Haftvermittlerschicht 4 unter der Funktionsschicht 6 ausgebildet. In jedem Fall steht die zumindest eine Vorrichtung 7 in leitender Verbindung mit der Funktionsschicht 6.

Die Funktionsschicht 6 wird in bekannter Weise mittels leitfähiger Füllstoffe oder leitfähiger Vliese elektrisch leitfähig gemacht. Als Drahtmaterial kann z.B. Kupfer, Aluminium oder Silber verwendet werden.

Die zumindest eine Zwischenschicht 5 kann in gewohnter Weise und Funktionalität ausgeführt werden, was Probleme mit isolierenden Zwischenschichten vermeidet. Die Haftung der Zwischenschicht 5 am Walzenkern 2 wird nicht beeinträchtigt. Der elektrische Widerstand des Walzenbezuges 3 muss unter 10 ¹¹ Ohm liegen, um elektrostatische Aufladung zu vermeiden.

Die Vorrichtung 7 kann in einer Vielzahl von Varianten ausgebildet sein. So kann beispielsweise ein Aluminium-, Silber- oder Kupferdraht in den Walzenbezug 3 eingebettet sein, es kann jedoch auch ein mit einer entsprechend leitend ausgebildeten Beschichtung versehener Kunststofffaden, z.B. aus Polyester mit Silberbeschichtung, zur Ableitung der Ladung gewählt werden. Ebenso sind eine einzelne oder mehrere Vorrichtungen 7 möglich, die miteinander gekoppelt oder einzeln auf Masse liegend ausgebildet sein können. Weiter ist es möglich, ein Gitter oder Vlies mit einer leitfähigen Komponente zu verwenden, die in Form zumindest eines in dem Gitter oder Vlies angeordneten Drahtes oder durch Zugabe von zumindest teilweise leitfähigem Material wie beispielsweise metallummantelten Fasern ausgebildet ist.

Ausführungsbeispiel :

Mögliche Konstruktion für einen elektrisch ableitenden Kalanderwalzenbezug:

hierbei wird die elektrische Leitfähigkeit durch alternative Festigkeitsträger in der Funktionsschicht 6, eine mit dem Walzenkern 2 elektrisch verbundene Zwischenschicht 5 und einer bekannten Haftvermittlerschicht 4 gesenkt.

- Haftvermittlerschicht 4 in bekannter Ausführung

- Zwischenschicht 5 in bekannter Ausführung

- ein oder mehrere Kupferdrähte spiralförmig in Umfangsrichtung gewickelt

- Funktionsschicht 6:

Epoxy-Harz gefüllt mit anorganischen Füllstoffen (-44%)

Aramid-Vlies mit 97% Spunlaced para Aramid, 3% Silberfaden, ca. 60 g / m ² flach