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Walze mit einer Oberfläche aus vulkanisierbarem Material zum Auftragen
von Flüssigkeiten auf Textilien und Verfahren zum Herstellen dieser Walze Es sind
mit Gummiüberzug versehene Walzen bekannt, die insbesondere für Flüssigkeitsbehandlungen
verwendet werden, um irgendwelche Flächen anzufeuchten, mit Beschichtungen zu versehen,
zu färben, zu leimen, zu beizen oder mit Appretur- oder Steifungsmitteln zu versehen.
In der Textilindustrie werden Textilfasern und Garne, insbesondere Baumwolle, Kunstseide
und Faserkunststoffe, mit Steifen behandelt. Hierzu werden die verschiedensten Steifen,
Stärken oder Appreturmittel je nach Art des Garnes und der angestrebten Eigenschaften
verwendet. Bekannt sind als Steifen für Baumwollgarne Pflanzenstärke, für Kunstseidengarne
Gelatine, lösliche Stärkemittel oder Naturkautschuk. Das Steifmittel kann auch Weichmacher,
z. B. sulfonierte Öle, sowie Durchdringungs- ode Netzmittel enthalten. Durch die
Anwendung der Steifen wird das Garn glatter und fester, so daß es den Spannungen
beim Webvorgang besser standhält, und es wird dem Duschscheuern vorgebeugt und daher
die Verarbeitung des Garnes erleichtert.
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Beim Steifen oder Appretieren werden in der Regel eine Anzahl Ketten
des zu behandelnden Garnes parallel zueinander zwischen einem oder mehreren Paaren
horizontaler Walzen hindurchgeführt, wobei die untere Walze zumindest teilweise
in die flüssige Steife eintaucht und eine obere Walze auf der unteren Walze aufliegt
und durch diese in Rotation versetzt wird. Das Garn läuft dabei zwischen den Walzer,
hindurch, ohne selbst in das Bad einzutauchen, und wird durch die Flüssigkeit behandelt,
die an der unteren Walze haftet, oder es kann neben der unteren Walze in die Lösung
der Behandlungsflüssigkeit eintauchen, ehe es zwischen den beiden Walzen hin durchläuft.
Die unteren Walzen bestehen in def Regel aus Kupfer und sind durch Zahnräder angetrieben.
Die oberen oder Druckwalzen bestehen gewöhnlich aus Gußeisen und haben ein beträchtliches
Gewicht von etwa 225 bis 325 kg. Diese oberen Walzen sind meist mit ne.chgiebigen
Wollüberzügen versehen. Es ist auch bekannt, Walzen mit Gummiüberzügen zu verwenden.
Die Funktion dieser Überzüge besteht darin, daß sie auf Grund ihrer Nachgiebigkeit
und Absorptionsfähigkeit den Überschuß an Steife aus dem zwischen den Walzen hindurchlaufenden
Garn entfernen. Die Überzüge müssen also gerade diejenige Nachgiebigkeit und Absorptionsfähigkeit
besitzen, die notwendig ist, um den beim Vorbereiten des Garnes erwünschten Gehalt
an Steife zu erzielen. Bei Baumwollgarn, das mit Pflanzenstärke behandelt wird,
beträgt dieser Gehalt etwa 16 bis 18 °/o des Garngewichtes. Außerdem muß die Oberfläche
der Walze widerstandsfähig sein gegen heiße Steifmittellösungen, wie kochende Stärkelösung
sowie gegen Öl und gegen die Chemikalien, die in den Steifen enthalten sind. Schließlich
muß die Walze ein Flachdrücken des Garnes ausschließen und soll keine Walznarben
hinterlassen und muß ihre Nachgiebigkeit und Absorptionsfähigkeit gleichmäßig über
längere Zeit behalten. Es ist bekannt, zum Abquetschen der Feuchtigkeit aus Textilien
Walzen zu verwenden, die aus einzelnen Scheiben aus mit Kautschukmilch getränktem
Faservlies, die auf einen Kern aufeinandergeschichtet und unter Druck zusammengepreßt
sind, bestehen. Es ist ferner bekannt, als Druckwalzen zum Aufbringen von Farbe
auf Druckformen Walzen zu verwenden, die aus einem heiß vulkanisiertem Genfisch
von feingemahlenen Faserstoffen mit Kautschuk bestehen. Ferner ist es bekannt, zur
Bearbeitung von Häuten und Leder Walzen zu verwenden, deren Oberfläche aus einer
Masse besteht, die durch Vulkanisation gleichmäßig mit Wollfasern gemischter Gummiteilchen
gebildet ist. Die Erfahrung hat gezeigt, daß Walzen mit einer Oberfläche aus vulkanisierbarem
Material, in das allein Textilfasern eingelagert sind, zum Auftragen von Flüssigkeiten
auf Textilien nicht geeignet sind.
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Die Wollbezüge erfüllen die, gestellten Bedingungen zufriedenstellend,
haben aber den Nachteil hoher Kosten und geringer Lebensdauer. Die versuche, die
Wollüberzüge durch Walzenbezüge aus Kautschuk oder synthetischem Kautschuk zu ersetzen,
hatten nur teilweise Erfolg, da derartige Walzenbezüge zwar dauerhaftes als Wolle
waren, die Eignung für die verschiedenen Arten von Garnen und Steifen jedoch nur
angenähert und nicht in gleicher Weise wie bei Wollbezügen erreicht wurde. Bezüglich
der Dauerhaftigkeit und der einfachen Herstellung
erschienen die
Walzen mit Kautschukauflage sehr erfolgversprechend, aber die bisher bekannten Walzenbezüge
aus Kautschuk mit oder ohne Einlagerung von Fasern konnten die Wollbezüge nicht
vollständig ersetzen.
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In vielen Fällen haben sich poröse und Flüssigkeiten festhaltende
Oberflächen bei Gummiwalzen als nützlich erwiesen, beispielsweise als Übertragungswalzen
in der Lithographie in der bereits erwähnten Verwendung zum Einfärben von Druckplatten
oder Druckwalzen oder als Walzen zum Auftragen von Leim oder anderen Stoffen auf
Oberflächen.
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Es ist auch bekannt, in Kautschukoberflächen grobkörniges Material,
feingemahlenes Gestein oder Glas einzulagerri, um beispielsweise den in der Papierfabrikation
verwendeten Walzen eine gleichmäßige rauh Oberfläche zu geben.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Walze mit einer Oberfläche aus vulkanisierbarem
Material, die allen an eine solche Walze zu stellenden Anforderungen genügt, was
dadurch erreicht wird, daß in die Oberflächenschicht leicht zerbrechliche "Teilchen
und Fasern, insbesondere Textilfasern, eingelagert sind. Die leicht zerbrechlichen
Teilchen bestehen dabei vorzugsweise aus kieseligem oder glasähnlichem Material
und sind vorteilhaft aufgebläht oder hohl. Es hat sich gezeigt, daß solche Teilchen
leicht zerbrechen, wenn die Oberfläche der Walze abgedreht wird und die Bruchstücke
der Teilchen sich leicht aus der Oberfläche entfernen lassen, so daß diese rauh
und mit kleinen Grübchen versehen zurückbleibt. Es können auch andere zerbrechliche
Teilchen, wie Sandkörner, Glasperlen, zerriebenes Gestein od. dgl., verwendet werden.
Bei solchen Teilchen ist aber das Abdrehen der Walzenoberfläche mühsamer, und die
Bruchstücke lassen sich nicht so leicht aus der Oberfläche der Walze völlig entfernen.
Die außer den zerbrechlichen Teilchen in den Walzenbezug eingelagerten Fasern bestehen
aus einzelne.-i, verhältnismäßig kurzen Fasern, wie natürlichen oder regenerierten
Textilfasern, z. B. Wolle, Baumwolle, Kunstseide, oder den nachstehend noch im einzelnen
aufgeführten Kunststoffasern.
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Es hat sich ergeben, daß die Einlagerung dieser beiden Arten von Stoffen
durch deren Zusammenwirken einen unerwarteten Effekt ergibt, der durch jeden dieser
Stoffe allein in solchen Druckwalzen u. dgl., nicht erreichbar war, Durch das Abdrehen
des Materials, in dem zerbrechliche, kieselige Teilchen eingelagert sind, werden
diese zerstört und entfernt und hinterlassen eine rauhe und pockennarbige Obexfl,äche.
Dies scheint indessen noch nicht zu genügen, und eine weitere Veränderung der Oberfläche
wird dadurch erreicht, daß die Fasern freigelegt werden, die im Gummi eingebettet
bleiben, aber der Oberfläche ausgesetzt sind.
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Die hohlen zerbrechlichen Teilchen, die erfindungsgemäß in. die Masse
eingelagert werden, hahen vorzugsweise eine glatte Oberfläche und eine solche Größe
und Struktur, daß sie, solange sie ganz in die Gummimischung eingebettet sind, den
auf sie einwirkenden Kräften Widerstand leisten und daher ganz und unae-brochen
bleiben, bis sie beim Abdrehen der Walze an deren Oberfläche gelangen, wobei sie
leicht zerbrochen werden können. Derartige Teilchen haben dank ihrer glatten Oberfläche
keine schleifenden, abnutzenden oder sonst verschleißerhöhenden Einwirkungen auf
die Gummimischung, solange die Teilchen darin vollständig eingebettet sind. Sobald
sie an die Oberfläche treten, werden die. hohlen zerbrechlichen Körper zerbrochen,
so daß sie eine unregelmäßige und porige Oberfläche hervorrufen.
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Es hat sich ergeben, daß insbesondere Teilchen geeignet sind, die
aus hitzebeständigen Verbindungen, wie gebrannten, tonigen oder kieselsauren Stoffen
büstehen. Solche Stoffe in der Form von kleinen kugeligen oder ähnlich geformten
Körpern mit glatter Oberfläche eignen sich, wie Versuche ergeben haben, sehr gut
für den Gegenstand der Erfindung, da sie genügend hart und dauerhaft sind, um dem
Zerbrechen Widerstand zii leisten, solange sie in die Gummimasse eingebettet sind,
aber gleichzeitig spröde genug sind, um zu zerbrechen, sobald sie an die der Abnutzung
ausgesetzte Oberfläche der Walze gelangen. Diese kugeligen Teilchen, die in den
Gummi eingebettet werden sollen, können erhalten werden durch Schmelzen von tonigem
Material, wie Lehm oder Tonschiefer unter solchen Bedingungen, daß feinverteilte,
hohle; sphärische oder im wesentlichen sphärische Teilchen entstehen. Diese Teilchen
können in der Weise hergestellt werden, daß gemahlener und gesiebter Lehm von oben
in einen senkrechten Ofen geworfen wird. Die einzelnen Körner des Rohmaterials fallen
durch eine Gas-Luft-Flamme von einer Temperatur von etwa 1500°C; wo sie zum Schmelzen
kommen, und kühlen sich während des weiteren Fallens ab. Sie werden dann auf dem
Boden. des Ofens gesammelt. Die so erhaltenen Teilchen sind glatt, hohl und meistens
kugelförmig und besitzen genügend Festigkeit, daß sie, ohne zu zerbrechen, mit dem
Gummi durch Vermahlen oder in anderer Weise vermischt werden können. Diese Teilchen
können Größen von etwa 5 mm Durchmesser bis herab zu etwa 0,025 mm Durchmesser haben.
Die so erhaltenen Te;lchen sind aufgeblähtes Glas oder glasartige Stoffe. An Stelle
von Glas oder tonigem Material können Teilchen aus Kieselerde oder Sand oder komplexen
Silikaten oder mineralische Teilchen in Form von zermahlenem Gestein verwendet werden.
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Der zweite Stoff, der in die Gummimasse eingelagert wird, besteht
aus kurzen Faserteilchen aus natürlicher oder künstlicher Faser, wobei als künstliche
Fasern solche aus Phthalatharz, aus Polyacrylnitril, Polymerisat aus Hexamethylendiamin
mit Adipinsäure, Kunstseide, VinylchloridATinylacetat, Kasein oder anderen Proteinabkömmlingen
in Frage kommen. Von den natürlichen Fasern können Wolle, Baumwolle u. a. verwendet
werden.
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Von diesen Fasern werden kurze Stücke durch Schneiden, Zerhacken,
Mahlen oder in anderer Weise he gestellt, so da.ß die Mehrzahl der Fasern Längen
von etwa 1,5 bis 12. mm aufweist. Diese Fasern werden unter die Gummimischung, die
auch Vulkanisationsmittel und andere Zusätze enthalten kann, zusammen mit den vorher
erwähnten zerbrechlichen Teilchen gemischt. Die so erhaltene Masse wird dann zu
Schichten geformt und auf die Walzen als Überzug aufgebracht, worauf die Walze mit
Zeug umwickelt und vulkanisiert wird. Die vulkanisierte Walze wird dann an der Oberfläche
abgedreht, wobei die eingelagerten zerbrechlichen Teilchen zerstört und entfernt
werden, während gleichzeitig die eingelagerten Fasern an die Oberfläche treten.
Sowohl die eingelagerten Teilchen als auch die Textilfasern sind in allen Verhältnissen
mehr oder weniger wirksam. Im allgemeinen kommen Mengen von etwa 10 bis 100 Gewichtsteilen
der° zerbrechlichen Teilchen auf 100 Gewichtsteile Gummi in Frage, während
bei den Fasern etwa 1 bis 50 Gewichtsteile auf 100 Teile Gummi angewendet werden
können.
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Die Walzen können ganz aus der Gummimasse gemäß der Erfindung bestehen,
doch es wird im allgemeinen vorzuziehen sein, dieses Material als eine Umhüllung
oder Walzendecke zu verwenden mit einer Unterlage oder Zwischenschicht aus einer
anderen Gummimasse oder ähnlichem geeignetem Material. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel
einer Walze gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.
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Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer fertigen Walze nach
der Erfindung; j
Fig. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch die
Walze nach Fig. 1 nach der Linie II-II; Fig. 3 zeigt im gleichen senkrechten Schnitt
eine Walze vor dem Abdrehen; Fig.4 zeigt vergrößert und teilweise aufgeschnitten
einen einzelnen hohlen zerbrechlichen Körper; Fig. 5 ist ein vergrößerter teilweiser
Schnitt durch die Walzendecke und zeigt deren inneren Aufbau.
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Wie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich, besteht die Walze 10 aus einem
Grundkörper 11 aus einer Gummimasse von geeigneter Härte, der auf der Metallwelle
12 angebracht ist. Die Oberfläche der Walze besteht aus einer Deckschicht 13, die
aus der Masse nach der Erfindung besteht.
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Fig. 4 zeigt einen der hohlen zerbrechlichen Teilchen 14, die in die
Walzenhülle eingelagert sind.
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Fig. 5 zeigt im Schnitt, wie in die Walzenhülle 13 die zerbrechlichen
Teilchen 14 und die Fasern 15 eingelagert sind. Aus dieser Figur ist zu ersehen,
wie durch das Entfernen der zerbrechlichen Teilchen Poren 16 verschiedener Tiefe
entstehen. Ebenso werden durch das Abdrehen einzelne Fasern 15 freigelegt, wie dargestellt.
Zur Herstellung der Walzen gemäß der Erfindung kann etwa folgende Gummimischung
verwendet werden
| Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat |
| (55 Teile Butadien, 45 Teile Acryl- |
| nitril) ............................ 100 Gewichtsteile |
| Zerbrechliche Höhlkorper .......... 120 " |
| Phthalatharzfaser, als Stapelfaser ge- |
| schnitten zu Längen bis etwa 12 mm.. 25 " |
| Zinkoxyd ........................." 5 |
| Diphenylguanidin ................. 0,25 " |
| Ton ............................. 50 |
| Benzothiazyldisulfid ............... 1 |
| Schwefel ......................... 2 |
| Weichmacher (Tricresylphosphat) ... 50 " |
Diese Mischung wird in der üblichen Weise hergestellt, wobei die zerbrechlichen
Teilchen und die Fasern in der Gummimasse zusammen mit den anderen Zuschlägen fein
verteilt und mit dieser durch Mahlen oder Kneten innig vermischt werden.
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In einer Reihe von Vergleichsversuchen wurden Walzen mit Bezügen nach
der Erfindung mit anderen Walzen unter gleichen Arbeitsbedingungen verglichen. Diese
Versuche wurden in einer Standard-Versuchsapparatur für Laboratoriums- und Forschungszecke
durchgeführt, die sich von den üblichen Vorrichtungen nur in der Länge der Walze
unterscheidet, um die Versuche mit geringerem Materialaufwand durchführen zu können.
Alle verwendeten Druckwalzen waren hergestellt auf Kernen von 16,8 cm Durchmesser,
wobei jeder Kern von einer Schicht eines ölbeständigen Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat
von etwa 22 mm Stärke bedeckt war. Diese Zwischenschicht wurde dann belegt mit einer
Deckschicht aus der erfindungsgemäßen Masse oder aus einer Vergleichsmasse von 6,3
mm Dicke. Diese Deckschicht wurde auf die Zwischenschicht aufgekittet. Die Walzen
wurden dann zum Stärken von Baumwollgarn in einem Standardstärkebad, das Pflanzenstärke,
Talg, emulsionsbildende Öle, Naturkautschuk und Wasser enthielt und eine Temperatur
von 100°C hatte, benutzt. Die Durchmesser der abgedrehten Walzen betrugen 22,5 cm,
und jede Walze war 20,3 cm lang. Die Stärkecharakteristiken dieser Walzen wurden
dann verglichen mit den Charakteristiken an einer üblichen, mit Wollauflage versehenen
Walze. In der nachstehenden Tabelle sind die Vergleichswerte angegeben. Jede Walze
lief in dem Stärkebad ununterbrochen 200 Stunden mit einer Garnprobe, die jeweils
50 Stunden lief. Der Vergleich wurde durchgeführt mittels einer Entstärkungsanalyse
an jeder Probe des gestärkten Garnes, wobei es darauf ankommt, daß die Stärkekonzentration
sich möglichst weitgehend der Stärkekonzentration, die bei Benutzung von Walzen
mit Wollumhüllung erhalten wird, nähert. Diese Methode ist von der Industrie als
Standardmethode anerkannt.
| Walze Walzenaufbau Stärke im Garn Stärke im Garn |
| Nr. des Wollköntrollversuches |
| 0i 0 |
| 1 Perbunan ........................................ 16 12 |
| 2 Perbunan +. 120 Gewichtsteile zerbrechlicher Teilchen |
| auf 100 Teile Kunstgummi ......................... 16;5
12 |
| 3 Perbunan + 120 Gewichtsteile zerbrechlicher Teilchen |
| 25 Gewichtsteile Phthalatharzfaser auf 100 Teile |
| Kunstgummi ..................................... 9,7 9,5 |
| 4 desgl. 10,5 10,8 |
| 5 desgl. 10,8 10,4 |
| 6 Perbunan -f- 120 Gewichtsteile zerbrechlicher Teilchen |
| 25 Gewichtsteile Polyacrylnitrilfaser auf 100 Teile |
| Kunstgummi ..................................... 14,35 14,1 |
| 7 Perbunan + 120 Gewichtsteile zerbrechlicher Teilchen |
| -E- 25 Gewichtsteile Kasein-Kunststoff-Faser auf 100 Teile |
| Kunstgummi ....................... .............. 13,55
14,7 |
| 8 Perbunan + 120 Gewichtsteile zerbrechlicher Teilchen |
| 25 Gewichtsteile Polyacrylnitrilfaser auf 100 Teile |
| Kunstgummi ..................................... 12,75 12,6 |
Wie ersichtlich, handelt es sich bei der Walze Nr. 1 um eine Walze aus einer reinen
Kunstgumminvschung, die im wesentlichen der oben beschriebenen Mischung unter Weglassung
der zerbrechlichen Teilchen und der Fasern entspricht. Die Walze Nr. 2 bestand aus
derselben Masse, mit dem Unterschied, daß nur die Fasern weggelassen waren, während
sie die zerbrechlichen Teilchen enthielt. Die Walzen Nr. 3, 4 und 5 bestanden aus
genau der gleichen Masse, enthielten aber sowohl die zerbrechlichen Teilchen als
auch Phthalatharzfasern. Diese drei
Walzen liefen mit verschiedenen
Garnproben und verschiedenen Zeiten. Die Walzen Nr. 6, 7 und 8 zeigen die Ergebnisse,
die erhalten wurden unter Anwendung des Gegenstandes der Erfindung bei Verwendung
anderer synthetischer Fasern bei gleichzeitiger Anwendung der zerbrechlichen Teilchen.
Die Tabelle zeigt deutlich, daß bei gleichzeitiger Einlagerung von Fasern und zerbrechlichen
Teilchen Ergebnisse erzielt werden, die den bei Benutzung von Walzen mit Wollbezügen
erhaltenen Ergebnissen sehr nahe liegen. Diese im Laboratoriumsversuch erhaltenen
Ergebnisse wurden bestätigt beim Einbau von Walzen gemäß der Erfindung in die Maschinen
eines großen Textilwerkes, wo ihre Leistung unter normalen Betriebsbedingungen beobachtet
wurde. Nach 3 Monaten Laufzeit arbeiteten diese Walzen ebensogut wie entsprechende
Walzen mit Wollbezug, ohne ein Nachlassen des Stärkeeffektes oder erhöhten Verschleiß.
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Als Masse, in die nach der Erfindung die Teilchen und Fasern eingebettet
werden, kann sowohl natürlicher als auch synthetischer Gummi oder ähnliche Kunststoffe,
die widerstandsfähig, elastisch und vulkanisierbar sind, verwendet werden.
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Als synthetische Gummi kommen in erster Linie die gummiähnlichen Polymerisationsprodukte
der konjugierten Diene und deren Mischpolymerisate mit Styrolacrylnitril und anderen
Monomeren, von denen bekannt ist, daß sie mit Dienen Mischpolymerisate bilden, in
Betracht. Als Kunststoffe kommen außerdem die Chloroprenpolymerisate, die Isoolefin-,
Diolefin-Mischpolymerisate, die Polysulfide u. ä. in Frage. In Fällen, in denen
die Wälzen extremen Bedingungen bezüglich der Temperatur, der Ölfestigkeit usw.
ausgesetzt sind, ist vorzugsweise ölbeständiger, synthetischer Gummi auf der Basis
der Chloroprenpolymerisate und der Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisate zu verwenden.
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Die Ansprüche 4 bis 7 sind reine Unteransprüche, da die Verwendung
synthetischer Fasern als Traggewebe für die Gummireifen von Fahrzeugen bekannt ist
und auch bereits vorgeschlagen wurde, bei Abquetschwalzen, die ein mit Kautschukmilch
getränktes Faservlies enthalten, ein Faservlies aus Polyamidfasern zu verwenden.