辊子和用于制造辊子的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的在用于制造和/或改良纤维幅例如纸张幅或纸板幅的机器中使用的辊子以及一种根据权利要求13或14的前序部分的用于制造这种辊子的方法。
【背景技术】
[0002]在造纸机中，辊子使用在多个位置中。根据安装位置或相应辊子的作用，辊子具有显示出与使用情况相协调的特性的辊子套。在所谓的压光机或整平滑机构中，通常应用带有由复合材料构成的覆层的辊子，该压光机或整平滑机构要么可以在线时在造纸机中置于自身的纤维幅制造部之后，要么也可以在离线时使用。之前也使用彼此排成行的纸盘或纺织盘，它们套装在辊子芯上，并且随后被挤压。
[0003]在压光区域中对辊子套的要求是非常高的，这是因为压光机以结合高温的高线性负荷在强的动态应力的情况下工作。
[0004]相应的压光机辊子套由多个出版物所公知。
[0005]例如，由DE 19928755 Al公知了一种尤其是用于使纸张幅平滑的辊子，该辊子具有例如由金属制成的硬的辊子芯，该辊子芯在其外侧上配设有包括弹性基材的弹性的套层，该套层在运行时能通过可按压的对应辊子局部地弹性变形。弹性套层的材料和/或结构以如下方式选择，即，在特定的温度范围内并且在特定的棍隙频率(Nipfrequenz)以及弹性套层的表面的由于变形所导致的振幅下，使套层的整个损耗能量最小化。
[0006]此外，由DE 1992542 Al公知了一种尤其用于使纸张幅平滑的辊子，其具有例如由金属制成的硬的辊子芯，该辊子芯在其外侧上配设有弹性套层，该套层由弹性的基材和嵌入到基材中的填充材料构成。至少一部分填充材料构造为金属填充材料，该金属填充材料至少局部地由金属构成，并且其中，至少一部分金属填充材料可以构造为金属泡沫。
[0007]在此，对于已知的辊子套来说特别不利的是，通过在高动态应力下的损耗、热辊子的高温和已知的套的热绝缘的作用而出现对该棍子套的强烈的加温。最大的运行温度由于材料稳定性的限制而受限。因此需要的是，在运行期间对这些具有软的套的辊子进行冷却。这尤其在高功率压光机中是必须注意的。对热辊子进行加热和对软的辊子进行冷却与高的能量耗费相联系。
[0008]此外，辊子在其他位置中也遭受很强的机械负荷和热负荷，这些机械负荷和热负荷会导致如下的许多问题:通过辊子套部分地剥脱引起裂缝，直至对造纸机或造纸板机的其他构件产生损坏并伴随着与之关联的停机时间和维修花费。例如在压榨部(在这里，水在辊子之间从纤维幅中挤出)中，同样出现高线性负荷。问题在这里经常出在辊子芯与辊子套之间的连接区域中。进一步的研宄和研发工作的主题是，连接在边界面上的金属成分和塑料成分的不同的特征型廓。以相应的方式，用于辊子芯与辊子套之间的联接的所谓的基层是辊子的最薄弱的部位。
【发明内容】
[0009]本发明的任务相应是，提供一种辊子，其适用于应用在高负荷的位置例如压光机中，并且避免或至少减少了现有技术的缺点。这尤其可以通过提高热导率和/或通过提高热负荷能力来实现。此外，本发明的任务是，提供一种改进辊子芯与辊子套之间的连接的措施。
[0010]该任务在辊子方面通过权利要求1的特征部分，并且在用于制造这种辊子的方法方面通过权利要求13或14的特征部分分别与按类别的特征相结合地来解决。
[0011]在此，根据本发明设置的是，辊子套具有一个或多个层，其中，层或其中至少一个层由起泡的金属材料或合金材料形成。
[0012]在造纸机中(在这里应用了高线性负荷)，尤其是在挤压位置和压光位置中，使用根据本发明的起泡的金属材料可以实现的是:使热导率相对于常规的辊子套提高多倍，而弹性模量可以通过有针对性地塑造金属泡沫而引入到值得期望的范围中。因此，热导出明显比在常规的辊子套中更高效。
[0013]如果起泡的金属材料或合金材料替代弹性体地用作辊子芯与辊子套之间的基层，那么同样可以实现更有效的热导出，该热导出可以基于在辊子套的上部区域中由于累计的高线性负荷而升高的温度相对于辊子芯实现温度平衡。
[0014]此外，金属整体上比复合材料更能耐热。因此，辊子可以在较高的温度下运行，这又引起的是，在加热了的压光机位置中能获得更好的砑光效果，这体现出较高的光泽度和较小的粗糙度。这可以对纤维幅机器的能量需求和在涂敷纤维幅时的节省方面产生正面影响。
[0015]另外的有利方面和设计变型方案来自于从属权利要求。
[0016]以有利方式，起泡的金属材料或合金材料可以包含铝、青铜、锌、锌合金、铝合金，例如AlSi或由所提到的材料组成的混合物，其特征在于很高的温度稳定性和出众的热导率。
[0017]以有利方式，起泡的金属材料或合金材料可以基本上闭孔地构造。
[0018]优选的是，在起泡的金属材料或合金材料中存在的孔可以均匀或近似均匀地分布在材料中。由此确保的是，在至少一个具有起泡的金属材料的层中，可以在其整个范围上进行基本上均匀的热导出。
[0019]根据本发明的特别有利的方面可以设置的是，孔在渐变的情况下分布在至少一个层中，其中，径向靠内处每单位体积存在较少的孔总数而径向靠外处每单位体积存在增多的孔总数。由此，可以得到从完全由金属制成的辊子芯到至少一个功能层的最优化的过渡。
[0020]孔的平均直径可以是0.1mm至1mm。
[0021]以有利方式，材料具有2000MPa与1000MPa之间的弹性模量，优选大约5000MPa
的弹性模量。
[0022]有利的是，材料具有大约3W/mK至25W/mK的热导率。
[0023]根据本发明的优选的实施方式，辊子在纤维幅接触侧上可以具有密封部。该密封部实现了纤维幅接触侧的高平滑性和对砑光作用和/或节省热能或在压光机运行中的驱动功率进行改进的相应的可能性。
[0024]密封部优选可以是具有2mm至1mm的厚度的填充的环氧树脂或具有0.05mm至0.3mm的厚度的热涂层。
[0025]用来制造在用于制造和/或处理和/或改良纤维幅，例如纸张幅或纸板幅材的机器中使用的辊子的有利方法可以包括如下方法步骤:将包含发泡剂的金属幅施布到辊子芯上，用以产生至少一个层；通过挤压、冷轧或卷绕和粘接将金属幅固定在辊子芯上；从外部输送热量，用以将包含发泡剂的层加热到熔点范围并由此使层的材料产生泡沫。
[0026]用来制造在用于制造和/或处理和/或改良纤维幅，例如纸张幅材或纸板幅材的机器中使用的辊子的替选的有利方法可以具有如下方法步骤:将平面的半成品冷变形至期望的辊子芯的半径；通过热作用产生泡沫；借助粘接工艺将半壳部段或部分壳部段施装在辊子芯上，用以制造出至少一个层并借助焊接或粘接工艺来连接这些部段。
[0027]根据本发明的有利的方面可以设置另外的方法步骤，该方法步骤设置以密封部来密封辊子套并且包括如下子步骤:磨削或过度车削辊子套并由此使得起泡的金属材料的靠近表面的孔被打开；在形成密封部的材料进入到打开的孔中的情况下施布密封部。通过适当选择密封部材料和其粘度，密封部的渗入深度可以以简单的方式匹配于产品要求和辊子的位置。
【附图说明】
[0028]下面参考附图详细阐述了本发明。其中:
[0029]图1非常示意性地示出压光机辊子堆，在该压光机辊子堆中可以应用根据本发明的辊子；并且
[0030]图2示出用于根据本发明的辊子的辊子套的非常示意性的截面图。
【具体实施方式】
[0031]为了阐述根据本发明的措施，图1非常示意性地示出用于高功率压光机的压光机辊子堆1，该高功率压光机用于使纤维幅F平滑。然而，根据本发明构造的辊子也可以应用在其他位置中，例如在用于制造纤维幅的机器的压榨部中。
[0032]示例性地描述的压光机辊子堆I由在实施例中在垂直的堆平面中彼此相叠地布置的多个辊子2、3、4形成。在实施例中示出十个辊子2、3、4，然而也可行的是，根据要处理的纤维幅F的类型和质量使用更多或更少辊子2、3、4。在实践中，堆平面也可以是倾斜的，例如在大约40°至50°的角度下。
[0033]在平滑过程期间，纤维幅F穿过所有的整平滑间隙，这些整平滑间隙分别由两个相邻的且彼此挤压的辊子2、3、4形成。在整平滑间隙之间，纤维幅F通过引导辊子5引导。
[0034]在实施例中，压光机辊子堆I由两个软的端部辊子2来限定，其中，在端部辊子2之间布置有多个中间辊子3、4，这些中间辊子之中的一些可以构造为硬的辊子3而其中的一些可以构造为软的辊子4。
[0035]软的辊子2、4要么具有从内部受支撑的弹性的辊子壳，要么具有由塑料构成的、在优选是金属的芯上或者在由复合材料制成的芯上的辊子套。下面进一步详细讨论软的辊子2、4的构建。
[0036]与此相对地，硬的辊子3具有由金属制成的辊子壳，替选地具有由以金属涂层的从内部被加热的复合材料制成的辊子壳。可以以不同的方式，例如通过热油来进行加热。
[0037]在纤维幅F与软的辊子2、4接触时，没有使接触侧平滑或仅使其略微地平滑，而在整平滑间隙中的按压压力的情况下，纤维幅F与硬的辊子3的热的且平滑的表面的接触导致接触侧的明显平滑。
[0038]为了使纤维幅F的两侧平滑，通常在压光机辊子堆I的中间构造有所谓的交换辊隙6，该交换辊隙由两个软的辊子4形成。因此，纤维幅F在压光机辊子堆I的一个半部中使一侧平滑，而在第二半部中使第二侧平滑。
[0039]在图2中以截面图非常示意性地示出的实施例是软的辊子2、4，这些软的辊子通常具有辊子芯10，该辊子芯由金属材料，例如钢制成或者可以由以纤维增强的复合材料制成。
[0040]在辊子芯10上布置有辊子套11，该辊子套具有至少一个或多个层12。在单个层12的情况下，该层同时是纤维幅接触面，在多个层12的情况下，这些层12中的最靠外的层适当地构造，以便与纤维幅F接触。
[0041]如另外在上文已阐述的那样，对辊子套11的要求是多样性的，并且其特征在于局部苛刻的条件。为了满足其任务，辊子套11必须具有如下弹性模量，该弹性模量在辊子2、3、4的整个轴向长度上建立了在两个辊子2、