CH663043A5

CH663043A5 - Verfahren und einrichtung zum auftragen eines verschleissfesten ueberzuges auf ein duennes, metallisches, bandfoermiges traegermaterial zur herstellung von schabern.

Info

Publication number: CH663043A5
Application number: CH5517/83A
Authority: CH
Inventors: Hans Ivar Wallsten
Original assignee: Inventing Ab
Priority date: 1982-10-13
Filing date: 1983-10-10
Publication date: 1987-11-13
Also published as: IT1171749B; AT384035B; GB2129834A; ATA365383A; JPH0236671B2; GB2164062A; DE3336707C2; IT8323269A1; GB8327137D0; GB2129834B; GB8520419D0; FR2534494A1; FI833711A; SE8205806D0; FI71794B; GB2164062B; US4600599A; IT8323269A0; FR2534494B1; JPS5985867A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Auftragen eines verschleissfesten Überzuges auf ein dünnes, metallisches, bandförmiges Trägermaterial, insbesondere zur Herstellung von Schabern, Rakeln und dergleichen.

Die Erfindung ist vorzugsweise für den Einsatz bei der Herstellung von Schabern, Rakeln und dgl. ausgelegt, insbesondere für Beschichtungs- und Glättschaber für durchlaufende Papierbahnen und soll nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf dieses Anwendungsgebiet beschrieben werden, wenn sie auch an sich nicht darauf begrenzt ist.

Entwicklungen in der Papierbeschichtungs-Technologie führen zu Beschichtungsanlagen mit ständig ansteigenden Leistungen. Es gibt heutzutage Anlagen mit Geschwindigkeiten der Papierbahn von bis zu 1500 m/min und darüber, wobei die Breite der Papierbahn oftmals 8 m und mehr beträgt. Derartige Anlagen verlangen eine hohe Genauigkeit der Rakel, insbesondere da die Menge der aufgetragenen Streichmasse gewöhnlich nicht mehr als 5 bis 25 g/m2 Papierfläche beträgt. Vor allem muss die Schicht der Streichmasse unbedingt gleichmässig sein.

Das Beschichtungsresultat wird in starkem Masse durch die Länge der Rakel-Schrägfläche in Laufrichtung der Papierbahn im Verhältnis zu der auf die flexible Rakel ausgeübten Federkraft beeinflusst. Der ausgeübte Flächendruck, d.h. der Druck pro Flächeneinheit, der über die Schrägfläche auf die Papieroberfläche ausgeübt wird, der spezifische Oberflächendruck, hat entscheidende Bedeutung für die auf der Papierbahn verbleibende Menge an Streichmasse.

Es besteht daher ein spezielles Verhältnis zwischen der Ausdehnung der Schrägfläche und den Elastizitätseigenschaften der Rakel. Um Veränderungen in der Ausdehnung der Schrägfläche infolge Verschleisses während des Beschichtens zu verhindern, werden die Rakel heutzutage normalerweise vorgeschliffen, um ein Ausmass der Schrägfläche und einen Winkel derselben zu schaffen, welche den während des Beschichtungsverfahrens selbstherrschenden tatsächlichen Bedingungen möglichst genau entsprechen. Wichtig ist auch, dass die Flexibilität der Rakel auf die herrschende Federkraft eingestellt wird, so dass die Rakel sich auf jegliche Unebenheit in der Papierbahn einstellen kann und auch den Durchlauf von Fehlern wie Klumpen oder dickeren Knollen in der Papierbahn ermöglicht.

Herkömmliche Rakel liefern ein gutes Beschichtungsresultat, haben jedoch den Nachteil, dass sie schnell und ungleichmässig verschleissen und daher ausgetauscht werden müssen, nachdem nur ein geringer Teil des Rakelmaterials verschlissen ist. Der Grund dafür liegt darin, dass aus praktischen Gründen die Rakel, welche im allgemeinen mit einer Seite der beschichteten Papierbahn und einer die andere Seite derselben abstützenden gummibekleideten Stützwalze zusammenwirkt, breiter ist als die Papierbahn. Des weiteren werden gewöhnlich zur Beschichtung von Papier Pigmentdispersionen von Ton oder Lehm in Wasser verwendet, was bedeutet, dass die Streichmasse und auch die Papierbahn selbst eine extrem hohe Schleifwirkung auf die Kante der Rakel ausüben. Daher sind die während des Beschichtungsverfahrens ausserhalb der Papierbahn mit der gummibekleideten Stützwalze in Berührung befindlichen Teile der Rakel nur vernachlässigbarem Verschleiss unterworfen. Dies bedeutet, dass die Rakelkante, welche ursprünglich geradlinig verläuft, längs der Abschnitte, an denen die Papierbahn entlangläuft, ver-

schleisst und etwa konkav ausgehöhlt wird, so dass nach einiger Zeit die Beschichtung der Papierbahn ungleichmässig wird. In der Praxis müssen daher herkömmliche Rakel nach einer Betriebszeit von nur einigen Stunden ausgetauscht wer-5 den. Dies ist kostenaufwendig, und zwar nicht nur im Hinblick auf die Materialkosten, sondern auch weil sich dadurch kostenaufwendige Ausfallzeiten und anschliessend neue Ein-laufzeiten ergeben.

Es wurde bereits viel Mühe aufgewendet, um die Lebens-io dauer herkömmlicher Rakel zu verlängern, und die Eigenschaften herkömmlicher Rakel wurden durch geeignete Wahl der Stahlzusammensetzung und weitere Bahandlungen wie beispielsweise Tempern optimiert.

Man könnte die Lebensdauer der zur Debatte stehenden i5 Rakel auch dadurch verlängern, dass man ein Klingenmaterial verwendet, welches an sich verschleissfester ist als der herkömmliche Federstahl. Zu diesem Zweck geeignete Werkstoffe wie beispielsweise Hartmetalle und Kerametalle sind jedoch nicht immer ausreichend flexibel. Sie sind ausserdem 20 äusserst brüchig und können daher infolge der normalerweise von Zeit zu Zeit in einem Klingenmaterial auftretenden Spannungen leicht brechen.

Auf anderen technischen Gebieten als der vorbeschriebenen Beschichtung von Papierbahnen wurden bereits Versuche 25 unternommen, um die Verschleissprobleme zu lösen, indem auf dem verwendeten Trägermaterial Stücke oder Streifen aus verschleissfesteren Material angebracht wurden. Die Verwendung von Hartchromplattierungen oder anderen Plattierungen wurde ebenfalls in Betracht gezogen, um an sich weichem 30 Trägermaterial eine bessere Verschleissoberfläche zu geben. Ausgedehnte Versuche zur Lösung des hier vorliegenden Ver-schleissproblems auf gleiche Weise war bei den erfindungsge-mässen vorgeschlagenen dünnen Rakeln erfolglos. Diese bekannten Lösungen erwiesen sich in technischer Hinsicht 35 bei dem verwendeten dünnen Klingenmaterial als schwierig, und es wurde auch festgestellt, dass die ursprünglichen Eigenschaften des dünnen Klingenmaterials wie die Flexibilität des Materials, welche für gute Beschichtungsresultate erforderlich sind, beträchtlich verschlechtert wurden. Für die 40 erfindungsgemässen Rakel ist es nämlich wichtig, dass sie nicht nur eine längere Lebensdauer haben, sondern auch ein unbedingt zufriedenstellendes Beschichtungsresultat ergeben.

Ein derartiges Resultat wird nicht erreicht, wenn die Flexibilität und die Gleichförmigkeit der Oberfläche der Rakel « abnehmen.

Es hat sich nunmehr als möglich erwiesen, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Herstellung eines Überzuges auf dünnem, bandförmigem Material zu schaffen, durch welches die vorgenannten Nachteile ausgeschaltet werden, so Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zu schaffen, durch welches in preiswerter, rationeller Massenfertigung dünne Schaber oder Rakel mit gegenüber herkömmlichen Schabern oder Rakeln beträchtlich verbesserter Lebensdauer herstellbar sind. Dabei soll ein verschleissfe-55 ster Überzug fest und sicher auf einem dünnen bandförmigen Material angebracht werden, ohne dass dadurch die ursprünglichen Eigenschaften des Trägermaterials wie die Oberflächengleichförmigkeit, Flexibilität usw. beeinträchtigt werden.

so Auch soll der Überzug in der Weise aufgebracht werden, dass Verluste an aufgespritztem Überzugsmaterial auf ein Minimum reduziert werden und gleichzeitig die Produktionskapazität erhöht wird.

Die vorgenannten und weitere in der nachstehenden 65 Beschreibung im einzelnen erläuterte Merkmale werden erfin-dungsgemäss bei dem eingangs genannten Verfahren im wesentlichen dadurch erreicht, dass das bandförmige Material vor dem Auftragen des Überzuges einer vorbereitenden

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Oberflächenbehandlung zumindest innerhalb eines mit einem Überzug zu versehenden Bereiches unterworfen und anschliessend durch eine oder mehrere Beschichtungsstatio-nen mit einer oder mehreren Metallspritzeinrichtungen hindurchgeführt wird, welche in bezug auf das Bandmaterial einstellbar sind und durch welche geschmolzenes Überzugsmittel auf das Trägermaterial innerhalb des Beschichtungsbereiches aufsprühbar ist, dass der verschleissfeste Überzug stufenweise durch Aufbringen mehrerer Überzugsschichten übereinander aufgebaut wird, wobei die Bandgeschwindigkeit und die Kapazität der Metallspritzeinrichtung derart aufeinander eingestellt werden, dass die dem Trägermaterial durch jede Überzugsschicht zugeführte Wärme in bezug auf die Wärmekapazität des Trägermaterials so gering ist, dass der Temperaturanstieg im Trägermaterial keinerlei Veränderung in seinen physikalischen Eigenschaften verursacht, und dass die derart stufenweise dem Trägermaterial zugeführte Wärme im wesentlichen dem Trägermaterial entzogen wird, bevor es der Beschichtungsstation wieder zugeführt wird.

Bei einem besonders geeigneten Beispiel des erfindungs-gemässen Verfahrens wird ein dünnes, flexibles, metallisches, bandförmiges Material mit einer Maximalstärke von 2 mm verwendet und nach einer vorbereitenden Oberflächenbehandlung stufenweise mit einem Überzug aus einem verschleissfesten Material bis zu einer Gesamtstärke von maximal 0,35 mm versehen.

Selbst mit dem verschleissfesten Überzug besitzen Schaber oder Rakel, welche aus derart beschichtetem bandförmigem Material hergestellt sind, im wesentlichen die gleiche Flexibilität wie das unbeschichtete Trägermaterial, wodurch ein unbedingt zufriedenstellendes Beschichtungsresultat garantiert wird. Der vorgeschlagene stufenweise Aufbau des sehr dünnen Überzuges gewährleistet eine gute Flexibilität und sehr geringe Brüchigkeit in der Überzugsschicht selbst. Der Ausdruck «Metallspritzverfahren» ist als Thermalspritz-verfahren zu verstehen, bei welchem ein geschmolzenes Überzugsmaterial auf die zu beschichtende Oberfläche gespritzt wird. Im vorliegenden Fall sind Plasma- oder Flammspritzverfahren geeignet. Beim Plasmaspritzverfahren, welches in vielen Fällen vorzuziehen ist, wird ein Gas durch einen Lichtbogen derart intensiv erhitzt, dass es Plasmazustand annimmt. In diesem Plasmazustand wird das Gas aus einer Düse in einem Strahl verspritzt, welchem das für den Überzug verwendete Material in Pulverform durch ein Trägergas zugeführt wird. Das Pulver schmilzt dabei sofort und wird durch den Strahl in geschmolzenem Zustand auf die zu beschichtende Oberfläche geschleudert. Um Hitzeschäden auf dem äusserst dünnen Stahlband, welches beschichtet werden soll, zu verhindern, wird der an sich sehr dünne Überzug stufenweise aufgebaut.

Das bandförmige Material, auf welchem der Überzug stufenweise aufgebracht werden soll, wird zweckmässigerweise durch die Beschichtungsstation hin und zurück geführt,

wobei das Bandmaterial zweckmässigerweise reversierbar von Materialspulen zugeführt wird, welche an jeder Seite der Beschichtungsstation angeordnet sind.

Wenn die Überzugsbreite den Gesamtbeschichtungsbe-reich der Einrichtung übersteigen soll, kann erfindungs-gemäss eine seitliche Verschiebung der Beschichtungsein-richtung gegenüber dem bandförmigen Material durchgeführt werden, wenn die Zufuhrrichtung des Bandmaterials umgesteuert wird.

Eine erfindungsgemässe Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen Antrieb, welcher das bandförmige Trägermaterial zwecks Beschichtung fortlaufend einer Beschichtungsstation zuführt, und durch eine Beschichtungsstation, welche mittels zumindest einer Metallspritzeinrichtung geschmolzenes Beschich-

tungsmittel innerhalb einer steuerbaren Beschichtungszone auf das an der Einrichtung vorbeigeführte Trägermaterial aufspritzt.

Gemäss einer zweckmässigen Ausbildung der erfmdungs-gemässen Einrichtung kann eine Haspel an jeder Seite der Beschichtungsstation angeordnet sein, um das die Spritzeinrichtung passierende bandförmige Trägermaterial über umschaltbare Antriebseinrichtungen aufzuwickeln, welche eine im wesentlichen sofortige Umkehr der Bewegungseinrichtung des Bandes ermöglichen.

Weitere Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungs-gemässen Beschichtungseinrichtung für ein bandförmiges Material;

Figur 2 eine Draufsicht auf die Einrichtung in Figur 1 ;

Figur 3 eine schematische Darstellung einer gegenüber Figur 1 abgewandelten Einrichtung;

Figur 4 einen vergrösserten Schnitt durch Figur 3 längs der Linie A-A und

Figur 5 eine schematische Darstellung einer erfindungs-gemässen Einrichtung zum gleichzeitigen Beschichten von zwei Bändern.

Figur 1 zeigt eine geeignete Einrichtung zum Auftragen eines verschleissfesten Überzuges auf ein bandförmiges Material. Wenn die Einrichtung zur Herstellung von flexiblen Stahlschabern oder Rakeln zur Papierbeschichtung verwendet werden soll, wird vorzugsweise ein bandförmiges Trägermaterial mit einer Stärke von 0,1 bis 0,7 mm und einer Härte von wenigstens 22 Rockwell C verwendet. Das Trägermaterial ist gewöhnlich ein oberflächengetemperter Kohlenstoffstahl oder Federstahl mit beispielsweise folgenden Zusätzen:

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Mn

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Das bandförmige Material 1 wird zunächst von einer Spule 2 in Richtung des Pfeiles 3 über eine Führungswalze 4 einer drehbar gelagerten Walze 5 zugeführt und von dieser über eine weitere Führungswalze 6 zu einer Kühleinrichtung 7. Der Umschlingungswinkel über die Oberfläche der Walze 5 ist mit dem Bezugszeichen 8 versehen. Erforderlichenfalls kann die Walze 5 wassergekühlt ausgebildet werden. Die Einrichtung weist ausserdem zwei Antriebswalzen 8 und 9 auf, welche etwas über den Führungswalzen 4 und 6 angeordnet sind. Diese Antriebswalzen 8 und 9 werden in bezug auf Drehzahl und Drehrichtung durch geeignete Organe wie beispielsweise Luftmotore einstellbar angetrieben. In einem einstellbaren Abstand über der Walze 5 ist eine Metallspritzeinrichtung 10 angeordnet, welche einen Strahl 11 aus geschmolzenem Metall abgibt. Bevor das bandförmige Trägermaterial an dem Strahlenbündel 11 vorbeigeführt wird, kann es mit einer Oberflächenbehandlungseinrichtung 12, z.B. in Form einer rotierenden Schleifscheibe oder einer Stahlbürste behandelt werden, wobei die Schleifscheibe oder die Bürste mit geeigneter Kraft gegen das Band gepresst wird. Diese Einrichtung zur Oberflächenbehandlung ist in ihrer Betriebslage, d.h. in gegen das Band gepresster Lage, strichpunktiert mit dem Bezugszeichen 12' dargestellt.

Es hat sich auch als ratsam erwiesen, für die vorbereitende Oberflächenbehandlung statt einer sorgfältigen Schleifund/oder Bürstbehandlung ein Spezialblasverfahren mit Kar-borund-Pulver und dgl. durchzuführen, wobei die Korngrösse vorzugsweise weniger als 0,2 mm betragen sollte. Im letzteren Fall sollte das Blasen vorzugsweise in einem Winkel von maximal 45° zur Bandoberfläche erfolgen.

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Figur 2 zeigt die Einrichtung gemäss Figur 1 von oben gesehen, wobei aus Gründen der Klarheit die Beschichtungs-einrichtung 10 fortgelassen wurde. Die kreisrunde Fläche 13 in Figur 2 entspricht dem kreisrunden Bereich an Überzugsmaterial, welcher durch den Büschelstrahl 11 von der Metallspritzeinrichtung 10 ausgebildet wird, wenn er auf die Oberfläche des Bandes trifft. Die Metallspritzeinrichtung 10 ist dabei derart eingestellt, dass der Bereich 13 an der Kante 14 des Bandes 1 liegt. Wenn das Band 1 fortlaufend in Richtung des Pfeiles 3 vorgeschoben wird, erhält man daher die gewünschte Überzugsstärke in dem gestrichelten Abschnitt 15 längs der einen Kante des Bandes 1.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Einrichtung kann auch in entgegengesetzter Richtung, d.h. in Richtung des Pfeiles 16, betrieben werden. Aus nachstehend aufgeführten Gründen wird der Überzug in mehreren Schichten aufgebaut, zu welchem Zweck beim ersten Durchlauf durch die Metallspritzeinrichtung 10 eine erste Überzugsschicht auf das Bandmaterial in Richtung des Pfeiles 3 aufgebracht wird, woraufhin die Bewegungsrichtung umgeschaltet und eine zweite Schicht auf die erste, bereits auf das Band aufgetragene Schicht aufgebracht wird, indem das Band in Richtung des Pfeiles 16 zur Spule 2 zurückgeführt wird. Das bandförmige Material wird infolgedessen zwischen den Spulen 2 und 7 so lange hin und her geführt, bis die gewünschte Schichtstärke erzielt ist.

Die in Figur 3 schematisch dargestellte erfindungs-gemässe Einrichtung besitzt ebenfalls die drehbar gelagerte Walze 5, die Spulen 2 und 7, Antriebswalzen 8 und 9 sowie die Metallspritzeinrichtung 10. Um Probleme beim Aufwik-keln des beschichteten Bandes 1 zu vermeiden, sind hier einige zusätzliche Ausrüstungsteile vorgesehen. Da das Auftragen des Überzuges nur längs einer Kante des Bandes erfolgt, treten Probleme auf, wenn das Band auf die Spulen aufgewickelt wird. Um den Zwischenraum zwischen zwei Windungen auf dem unbeschichteten Teil des Bandes auszufüllen, wird daher eine bandförmige Zwischenlage 17 beispielsweise aus Karton zwischen jede auf die Spule aufgewik-kelte Lage des bandförmigen Trägermaterials 1 eingeschoben. Diese Zwischenlage 17 wird dabei kontinuierlich von einer Spule 18 über eine Führungswalze 19 abgewickelt und kontinuierlich zwischen die Windungen der Spulen 2 und 7 eingeführt.

Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Stützwalze 5 kann in bestimmten Fällen fortgelassen werden. Wichtig ist jedoch, dass das Band in gesteuerter Weise an der Beschichtungsstation vorbeigeführt werden kann. Die Beschichtungsein-richtung kann sogar seitlich verschiebbar ausgebildet werden, um spezielle Beschichtungseffekte zu erreichen.

Figur 4 zeigt einen Schnitt durch Windungen des Bandmaterials 1, welche zusammen mit einer Zwischenlage auf die vorbeschriebene Weise aufgewickelt sind. Die auf die eine Kante des Bandes 1 aufgetragene Überzugsschicht ist mit dem Bezugszeichen 20 angedeutet.

Wenn die Zwischenschicht 17 etwas dicker und wesentlich breiter ist als die aufgetragene Schicht 20, kann das Band 1 eine stabile Rolle bilden, selbst wenn der Teil des Bandes 1 mit dem Überzug 20 nicht abgestützt ist. Die Zwischenlage 17 sollte vorzugsweise in einigem Abstand von der Innenkante des Überzuges 20 angeordnet werden.

Figur 5 zeigt im einzelnen einen Teil eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Einrichtung.

Zwei Bänder 1 bzw. 1' aus Trägermaterial mit einander gegenüberliegenden Längskanten 21 bzw. 21' werden durch eine Beschichtungsstation im Prinzip gleicher Ausbildung wie die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Einrichtung hindurchgeführt. Der vom Strahlenbündel 11 der Beschichtungsein-heit 10 erhaltene kreisrunde Beschichtungsbereich trägt hier das Bezugszeichen 22, und die durch die Bewegung der Bänder 1 und 1' abgedeckten Flächen tragen das Bezugszeichen 23 bzw. 24. Wie man sieht, wird hier praktisch der gesamte Beschichtungsbereich 22 ausgenutzt, um eine Beschichtung der Kanten 21 und 21' der Bänder 1 bzw. 1' zu erzielen. Dies ergibt eine beträchtliche Einsparung an Überzugsmaterial. Die in Figur 5 dargestellte Zweibandbeschich-tung ergibt ausserdem eine beträchtliche Produktionssteigerung.

In einigen Fällen kann die in Figur 5 dargestellte Zwei-bandbeschichtung eine gesteuerte Führung der beiden aneinander anstossenden Längskanten der Bänder beeinflussen.

Gemäss einem Alternativvorschlag des erfindungsgemässen Verfahrens konnte eine Zweibandproduktion in ein und demselben Beschichtungsvorgang dadurch erreicht werden, dass ein einziges Band aus dem Trägermaterial mit einer grösseren Breite in einem Mittelabschnitt mit einem verschleissfesten Überzug versehen wird. Wenn dieses Band in der Mitte dieses einen Überzug tragenden Mittelabschnittes in Längsrichtung zertrennt wird, erhält man zwei Rohlinge für Schaber oder Rakel.

Dieses «Zweiband»-Verfahren kann dadurch weiter verbessert werden, dass das Trägermaterial zunächst, d.h. vor der Beschichtung, innerhalb dieses Mittelabschnittes eine im wesentlichen keilförmige Nut erhält, woraufhin dieser Mittelabschnitt mit dieser in Längsrichtung verlaufenden Nut mit dem verschleissfesten Überzug versehen wird und das auf diese Weise beschichtete Band anschliessend längs des Bodens dieser Nut zertrennt wird, so dass zwei Bänder entstehen, welche auf ihren oberen ebenen Flächen sowie auf ihren vorderen Schrägflächen, deren jede einen Teil dieser Keilnut bildet, mit einem Überzug versehen sind.

Bei der Einzelbandbeschichtung unter Verwendung einer Plasmaeinrichtung wird gewöhnlich eine Düse verwendet, welche eine Überzugsbreite von etwa 5 mm ergibt. Dies bedeutet, dass der kreisrunde Überzugsbereich einen Durch-schuss von etwa 8 mm haben sollte, wenn ein Überzug bis zur Kante des Bandes hergestellt werden soll. Infolgedessen wird beim Einzelbandbeschichten nur etwa % des Beschichtungs-bereiches ausgenutzt. Wenn zwei Bänder gleichzeitig wie in Figur 5 beschichtet werden sollen, wird die Düse der Beschichtungseinrichtung zweckmässigerweise gegen eine Düse ausgetauscht, welche einen Gesamtbeschichtungsbe-reich von 10 bis 12 mm ergibt. Dadurch wird auf jedem Band eine Überzugsbreite von etwa 5 mm erzielt, was eine beträchtliche Materialeinsparung mit sich bringt. Wenn in den beiden Fällen die gleiche Wärmemenge zugeführt wird, kann die Durchlaufgeschwindigkeit der Bänder die gleiche sein, doch ergibt sich eine Verdoppelung der Produktion, da zwei Bänder gleichzeitig behandelt werden.

Nach einer weiteren Besonderheit der Erfindung können die einander gegenüberliegenden ebenen Oberflächen eines Trägermaterials mit dem verschleissfesten Überzug versehen werden. Durch anschliessende Bearbeitung zur Herstellung einer Schrägfläche des auf diese Weise beschichteten Bandes, d.h. durch eine entsprechende Führung, wird ein Rakel mit schichtförmiger Schrägfläche hergestellt, d.h. mit einer Schrägfläche, welche ein hartes Auflaufteil, bestehend aus dem verschleissfesten Material, ein weicheres Mittelteil, bestehend aus dem unbeschichteten Trägermaterial, und ein aus dem verschleissfesten Überzug bestehendes Auslaufteil besitzt.

Als Überzugsmaterial werden zweckmässigerweise Metalle, Metallkeramiken, Metalloxide und/oder Metallkarbide verwendet.

Wie bereits erwähnt, kann das zu beschichtende Bandmaterial während des Aufbaues des Überzuges infolge der beim Metallspritzprozess zugeführten Hitze verformt werden, wenn

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nicht spezielle Vorkehrungen getroffen werden. Dies wird dadurch verursacht, dass die dünnen Trägermaterialbänder, welche erfindungsgemäss verwendet werden, infolge ihrer • geringen Wärmekapazität sehr schnell so viel Wärme aufnehmen, dass die Temperaturgrenze, oberhalb welcher eine Veränderung in den Materialeigenschaften eintritt, überschritten wird.

Die pro Zeiteinheit beim erfindungsgemässen Metallspritzen zugeführte Wärmemenge ist für eine gegebene Kapazität und Einstellung der Spritzeinrichtung relativ konstant. Der stufenweise Aufbau des Überzugs gemäss der Erfindung wird durch Aufbringen mehrerer extrem dünner Schichten in Stärken von 0,002 bis 0,004 mm übereinander bis zur Ausbildung des Gesamtüberzuges mit einer Gesamtstärke von 0,05 bis 0,35 mm durchgeführt. Praktische Versuche haben gezeigt, dass die Stärke der Einzelschichten vorzugsweise 10% der Stärke des Trägermaterials nicht übersteigen sollte. Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens können auch in ein und derselben Beschichtungsoperation mehrere Bänder gleichzeitig beschichtet werden, falls die zur Beschichtung vorgesehenen Bandkanten stufenweise übereinanderliegend an der Bestreichstation vorbeigeführt werden.

Erfindungsgemäss wird das Bandmaterial durch die Beschichtungsstation mit einer derartigen Geschwindigkeit in bezug auf die Kapazität der Beschichtungseinheit durchgeführt, dass die dem Trägermaterial durch jede Überzugsschicht zugeführte Wärme in bezug auf die Wärmekapazität des Trägermaterials so gering ist, dass der Temperaturanstieg im Trägermaterial keinerlei Veränderungen in den physikalischen Eigenschaften des Trägermaterials hervorruft. Die derart stufenweise dem Trägermaterial zugeführte Wärme kann daher demselben entzogen werden. Falls gewünscht, lässt sich ein zusätzlicher Kühleffekt dadurch erreichen, dass man das bandförmige Trägermaterial in mechanischen Kontakt mit einer gekühlten Walzenfläche während seines Überlaufs über die umlaufende Walze bringt. Die Kühlung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Walze innenseitig mit einem Kühlmittel gespeist wird. Naturgemäss kann das Trägermaterial auch durch direkte Zufuhr eines Kühlmittels, beispielsweise durch Verwendung von flüssigem Kohlendioxid, oder durch besondere Luftkühlung gekühlt werden,

falls eine natürliche Abkühlung des Trägermaterials unzureichend ist.

Die in Figur 1 dargestellte Einrichtung arbeitet folgender-massen:

Ein Stahlband aus gehärtetem Kohlenstoffstahl mit einer Stärke von 0,35 mm und einer Breite von 76 mm wurde als Trägermaterial verwendet. Das Stahlband wurde in Rollen von 400 m aufgewickelt. Zur Beschichtung wurde eine Plasmaeinrichtung verwendet. Im ersten Fall wurde nur ein Trägermaterialband durch die Einrichtung hindurchgeschickt. Zur Vorbehandlung wurde eine weiche, flexible, umlaufende Schleifscheibe mit radial abstehendem Schmirgelleinen verwendet. Diese Vorbehandlung wurde beim ersten Durchlauf des Materials durch die Einrichtung durchgeführt. Die Düse der Plasmaeinrichtung wurde etwa 80 mm über der Oberfläche des Bandes angeordnet, und die kreisrunde Beschich-tungszone hatte einen Durchmesser von etwa 12 mm. Dies ergab eine Beschichtung oder einen Überzug von 8 mm Breite längs des Trägermaterialbandes. Die Schichtstärke bei dem ersten Beschichtungsschritt wurde mit 0,01 mm geschätzt, und die Bandgeschwindigkeit betrug 40 m/min. Weder eine Verfärbung des beschichteten Bandes noch eine Verformung infolge der Erhitzung konnte festgestellt werden, und augenscheinlich gab es auch keine lokale Überhitzung des Bandes. Die Gesamtzeit des ersten Durchlaufes des Bandes durch die Beschichtungseinrichtung betrug etwa 10 min. Nach Austausch des Metallpulvers in der Spritzeinrichtung wurde eine zweite Überzugsschicht durch Umschalten der Drehrichtung der Antriebswalzen aufgebracht, wobei die Antriebswalzen derart eingestellt wurden, dass das Band und die umlaufende Walze durch die in Laufrichtung des Bandes gesehene vordere Walze bei bremsender hinterer Antriebswalze zugeführt wurden. Eine Verbesserung bei der Beschichtung in der vorbehandelten Oberflächenschicht konnte in einigen Fällen erreicht werden, wenn als erste Schicht eine Binderschicht aufgetragen wurde. Die Bandgeschwindigkeit betrug etwa 40 m/min, und die Stärke der nacheinander aufgetragenen Schichten betrug etwa 0,01 mm. Die Bandtemperatur blieb im wesentlichen gleich wie beim ersten Durchlauf durch die Beschichtungsstation. Nach weiteren 15 Durchläufen des Bandes durch die Beschichtungsstation betrug die Gesamtstärke des Überzuges 0,15 mm.

Das derart beschichtete oder überzogene Band wurde dann auf ein Oberflächenfinish von etwa 0,5 |i Ra geschliffen und anschliessend auf geeignete Längen zertrennt. Ra ist dabei nach dem ISO-Standard 1302 die Abweichung der erhaltenen Oberfläche in Mikrometer von einem theoretischen Oberflächenprofil.

Das erfindungsgemäss vorgeschlagene abschliessende Schleifen der Überzugsfläche auf ein Finish von weniger als 3 jj. Ra wird vorzugsweise mit einer Diamantschleifscheibe erreicht, deren Schleiffläche in einer geeigneten Bindermasse eingebettete Teilchen mit einer Teilchengrösse nicht über 0,1 mm, vorzugsweise zwischen 0,01 und 0,05 mm, aufweist.

Wie bereits erwähnt, kann das bei der erfindungsgemässen Beschichtung verwendete verschleissfeste Material zweckmässigerweise aus Metallkeramiken, Metalloxiden oder Metallkarbiden bestehen. Bei Glättschabern oder Rakeln für die Papierbeschichtung ist das für jeden speziellen Zweck am besten geeignete Überzugsmaterial, jedoch entsprechend beispielsweise der Qualität der gewünschten Papierbeschichtung auszuwählen. Wenn auch bestimmte Überzugsstoffe wie beispielsweise Chromoxid eine gute Verschleissfestigkeit ergeben, so wurde doch festgestellt, dass eine geringe Verschlechterung in der Beschichtung der Papierbahn nach einiger Betriebsdauer eintreten kann.

Überraschenderweise haben sich Überzüge, welche hauptsächlich aus Aluminiumoxid bestehen, als besonders geeignet zur Herstellung von Schabern oder Rakeln erwiesen, welche eine für einige Zwecke erforderliche Papierbeschichtung hoher Qualität ergeben. Besonders gute Resultate wurden mit Überzügen erreicht, welche aus Aluminiumoxid (AI2O3) und einer geringen Menge eines anderen Metalloxides wie beispielsweise Titanoxid (TÌO2) bestehen.

Nachstehende Versuche mit erfindungsgemäss hergestellten Schabern oder Rakeln bestätigen die durch die Erfindung erzielte gewünschte Verbesserung herkömmlicher Rakel oder Schaber.

Versuch 1

Eine erfindungsgemäss hergestellte Rakel mit einem verschleissfesten Überzug aus Aluminiumoxid und Titanoxid wurde zur Beschichtung eines holzfreien Druckpapiers eingesetzt. Die Durchlaufgeschwindigkeit der Papierbahn betrug 500 m/min, und als Streichmasse wurde eine wässrige Dispersion von 20% Kaolin und 80% Kalziumkarbonat verwendet. Die Rakel konnte bei einwandfreiem Beschichtungsresultat 30 h lang verwendet werden.

Eine unter gleichen Bedingungen verwendete herkömmliche Rakel ohne den erfindungsgemässen Überzug musste nach einer Laufzeit von 4 h ausgetauscht werden.

Versuch 2

Eine erfindungsgemäss hergestellte Rakel mit einem verschleissfesten Überzug aus Aluminiumoxid wurde zur

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Beschichtung eines holzfreien Papiers mit einer Streichmasse auf Basis einer wässrigen Pigmentdispersion eingesetzt. Die Durchlaufgeschwindigkeit der Papierbahn betrug 400 m/min. Die Rakel lieferte ein sehr zufriedenstellendes Beschichtungsresultat bei einer Laufzeit von 60 h.

Ein Kontrollversuch unter Verwendung einer herkömmlichen Rakel ohne verschleissfesten Überzug zeigte, dass diese herkömmliche Rakel nach einer Laufzeit von 8 h ausgetauscht werden musste.

Versuch 3

Eine erfindungsgemäss hergestellte Rakel mit einem verschleissfesten Überzug aus Aluminiumoxid wurde zur Herstellung von Kreppseidenpapier in einer Yankee-Maschine 5 verwendet. Das Federstahlblatt war 1,2 mm dick und hatte einen Überzug von 10 mm Breite und 0,2 mm Dicke. Die Breite der Bahn betrug 3 m und ihre Laufgeschwindigkeit 900 m/min. Die in den Rakel- oder Schaberhalter der Papiermaschine eingesetzte Rakel oder der Schaber lieferte während io einer Betriebszeit von über 10 h ein äusserst zufriedenstellendes Kreppresultat.

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1 Blatt Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Auftragen eines verschleissfesten Überzuges auf ein dünnes, metallisches, bandförmiges Trägermaterial, insbesondere zur Herstellung von Schabern und Rakeln, dadurch gekennzeichnet, dass das bandförmige Material vor dem Auftragen des Überzuges einer vorbereitenden Oberflächenbehandlung zumindest innerhalb eines mit einem Überzug zu versehenden Bereiches unterworfen und anschliessend durch eine oder mehrere Beschichtungsstatio-nen mit einer oder mehreren Metallspritzeinrichtungen hindurchgeführt wird, welche in bezug auf das Bandmaterial einstellbar sind und durch welche geschmolzene Überzugsmittel auf das Trägermaterial innerhalb des Beschichtungsbereiches aufsprühbar ist, dass der verschleissfeste Überzug stufenweise durch Aufbringen mehrerer Überzugsschichten übereinander aufgebaut wird, wobei die Bandgeschwindigkeit und die Kapazität der Metallspritzeinrichtung derart aufeinander eingestellt werden, dass die dem Trägermaterial durch jede Überzugsschicht zugeführte Wärme in bezug auf die Wärmekapazität des Trägermaterials so gering ist, dass der Temperaturanstieg im Trägermaterial keinerlei Veränderung in seinen physikalischen Eigenschaften verursacht und dass die derart stufenweise dem Trägermaterial zugeführte Wärme im wesentlichen dem Trägermaterial entzogen wird, bevor es der Beschichtungsstation wieder zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der auf dem Band bei jedem Durchgang durch die Beschichtungsstation aufgetragenen Schicht geringer ist als Vio der Stärke des Trägermaterials.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein dünnes, bandförmiges, metallisches Material in einer Maximalstärke von 2 mm nach der vorbereitenden Oberflächenbehandlung stufenweise mit einem Überzug aus einem verschleissfesten Material bis zu einer Gesamtdicke von maximal 0,35 mm versehen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Überzuges zumindest teilweise durch Schleifen ein Finish von weniger als 3 jj, Ra erhält.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das bandförmige Material, auf welchem der Überzug stufenweise aufzubringen ist, hin und zurück durch eine Beschichtungsstation geführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial von an jeder Seite der Beschichtungsstation angeordneten Bandspulen zugeführt wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbereitende Oberflächenbehandlung durch Bürsten mit Stahlbürsten oder im Blasverfahren mit Karborund-Pulver mit einer Körnung von weniger als 0,2 mm durchgeführt wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass während und/oder zwischen den aufeinanderfolgenden Beschichtungen das Trägermaterial abgekühlt wird, indem es mit einem Kühlmittel in direkten Kontakt gebracht wird.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial durch die Beschichtungsstation in gutem Wärme- und mechanischen Kontakt mit einer die Rückseite des Trägermaterials stützenden Walze hindurchgeführt wird.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Teilschichten des Überzuges im Plasmaspritzverfahren aufgetragen werden.
11. Verfahren nach einèm der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei bandförmige Trägermaterialien gleichzeitig durch die Beschichtungsstation hindurchgeführt werden, wobei ihre Längskanten einander gegenüberliegen.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, dass das bandförmige Trägermaterial im Mittelabschnitt mit einem Überzug aus dem verschleissfesten Material versehen wird und anschliessend dieses überzogene Trägermaterial in zwei Bänder längs dieses überzogenen Mittelabschnittes zertrennt wird, um zwei Blätter mit entsprechendem Überzug in ein und demselben Beschichtungsarbeitsgang zu erhalten.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial vor dem Beschichtungsvorgang mit einer in Längsrichtung verlaufenden keilförmigen Nut innerhalb der beabsichtigten Beschichtungsfläche versehen wird und anschliessend der verschleissfeste Überzug innerhalb dieser Beschichtungsfläche, welche die Nut einschliesst, aufgebracht wird, und dass schliesslich längs des Bodens dieser Keilnut ein Schnitt durchgeführt wird, wodurch zwei Rakel mit überzogenen Schrägflächen sowie überzogenen ebenen Flächen zu erhalten sind.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial auf einander gegenüberliegenden ebenen Flächen mit einem Überzug versehen wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14,

dadurch gekennzeichnet, dass der verschleissfeste Überzug aus Schichten aus Metallen, Metallkeramiken, Metalloxiden und/oder Metallkarbiden aufgebaut wird.
16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug aus Aluminiumoxid gebildet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug aus einer Mischung von Aluminiumoxid (AI2O3) und einer geringen Menge eines anderen Metalloxides, z.B. Titanoxid (TÌO2), vorzugsweise in einem Verhältnis von 97 zu 3 Gew.-% hergestellt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14,

dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines bandförmigen Trägermaterials mit einer Maximalstärke von 2 mm der Überzug bis zu einer Gesamtstärke von maximal 0,35 mm durch wiederholtes Auftragen von Teilschichten in einer Stärke von 0,002 bis 0,04 mm aufgebaut wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15,

dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Bandmaterial mit einem Überzug versehen wird, fortlaufend zwischen die Windungen der Wickel auf die aneinander anliegenden unbeschichteten Oberflächen des Bandmaterials eine Zwischenschicht zur Erzielung eines glatten Auf- und Abwickeins aufgebracht wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19,

dadurch gekennzeichnet, dass mehrere übereinander in stufenweiser Verschiebung geführte Bänder gleichzeitig an den hierfür vorgesehenen Kanten beschichtet werden.
21. Einrichtung zur Herstellung eines verschleissfesten Überzuges auf einem dünnen, metallischen, bandförmigen Trägermaterial zur Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Antrieb (2, 5, 7, 8, 9), welcher das bandförmige Trägermaterial (1) zwecks Beschichtung fortlaufend einer Beschichtungsstation zuführt und durch eine Beschichtungsstation, welche mittels zumindest einer Metallspritzeinrichtung (10) geschmolzenes Beschichtungsmittel innerhalb einer steuerbaren Beschich-tungszone (13 ; 22) auf das an der Einrichtung vorbeigeführte Trägermaterial aufspritzt.
22. Einrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Haspel (2,7) an jeder Seite der Beschichtungsstation zum kontinuierlichen Aufwickeln des die Spritzeinrichtung (10) passierenden, bandförmigen Trägermaterials (1) mittels eines mit dem Bandmaterial zusammenwirkenden reversiblen Antriebs zur Umkehr der Bewegungsrichtung des Bandes.
23. Einrichtung nach den Ansprüchen 21 und 22, gekenn5

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zeichnet durch eine Anordnung (18) für die fortlaufende Zufuhr einer bandförmigen Zwischenschicht (17) zwischen die Wicklungen auf jeder Haspel (2,7).