DE10303119B4

DE10303119B4 - Verfahren zur Beschichtung eines Walzenkörpers

Info

Publication number: DE10303119B4
Application number: DE2003103119
Authority: DE
Inventors: Walter Böhm
Original assignee: SCA Packaging Containerboard Deutschland GmbH
Current assignee: DS Smith Paper Deutschland GmbH
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2023-01-28
Also published as: EP1441065A2; EP1441065A3; DE10303119A1; DE10303119C5

Abstract

Verfahren zur Beschichtung eines Walzenkörpers für eine Leitwalze zur Papierherstellung, wobei als Beschichtungsmaterial (2) Epoxidharz, insbesondere in einer modifizierten Zweikomponenten-Epoxidharzstruktur mit einem aliphatischen Aushärtungsmittel, im fließfähigen Zustand aufgebracht wird, und im noch fließfähigen Zustand durch ein Abziehwerkzeug (3) zumindest im vorgesehenen Arbeits-Längsbereich (4) des Walzenkörpers (1) auf eine vorbestimmte Schichtdicke (5) abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Walze zum Leiten für die Papierherstellung in einer Papiermaschine beschichtet wird, und das Abziehwerkzeug (3) einen Abstandsspalt zu einer Oberfläche des Walzenkörpers mit einer Spaltbreite zwischen 0,15 und 0,3 mm aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines Walzenkörpers, insbesondere einer Siebleitwalze oder Trockensiebleitwalze oder Filzleitwalze zum Leiten von Synthetiksieben und/oder Filzen, die eine Papierbahn zur Papierherstellung durch eine Papiermaschine führen, wobei ein Beschichtungsmaterial im fließfähigen Zustand aufgebracht wird nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei der Stoffaufbereitung zur Papierherstellung werden Altpapier und meistens auch Zellstoff den Papierfabriken in trockener Form angeliefert, während der Holzstoff als Faser-/Wasser Mischung in die Stoffaufbereitung gepumpt wird. Das Altpapier wird zunächst vorbehandelt und gelangt dann unter Wasserzugabe aufgelöst zur Stoffzentrale. Dem Zellstoff wird im Pulper Wasser zugegeben. Er wird damit in pumpfähigen Zustand gebracht. Nach Zerlegung der in der Fasersuspension enthaltenen Faserbündel in Einzelfasern, Reinigung und Zugaben zur Festigkeitsverbesserung erfolgt die Mischung der verschiedenen Faserstoffe und Hilfsstoffe.
Die Maschinen zur Herstellung von endlosen Papierbahnen, die jeweils die Elemente Stoffauflauf, Siebpartie, Pressenpartie, Trockenpartie und Aufrollung aufweisen, sind sehr große, teure und komplizierte Anlagen. Langsiebmaschinen haben Breiten bis zu 6–10 Meter und Längen bis zu 200 Meter.
Im Stoffauflauf wird die hochverdünnte Fasermischung gleichmäßig auf die Breite der Maschine verteilt. Diese Mischung läuft bei der Langsiebmaschine durch einen Schlitz auf das flache, ständig umlaufende Sieb, auf dem sich die Fasern ablagern und das Wasser hindurchläuft oder nach unten abgesaugt wird. Dadurch bildet sich das Blatt. Am Ende der Siebpartie enthält die Papierbahn jedoch immer noch 80% Wasser, das weiter durch mechanischen Druck in der Pressenpartie entwässert wird. Dabei wird die Bahn mittels eines sehr saugfähigen endlosen Filztuches zwischen Walzen aus Stahl, Granit oder Hartgummi hindurch geführt um anschließend in der Trockenpartie über dampfbeheizten Trockenzylindern getrocknet und eventuell in weiteren Pressen mit Spezialzusätzen oder einer Oberflächenglättung versorgt zu werden.
Als nachteilig erweist es sich, dass für die Walzen, die insbesondere in der Papierherstellung üblicherweise sehr groß sind, die Wartung aufgrund von hohem Verschleiß sehr aufwendig und ein Austausch teuer ist. Inbesondere Walzen, die in den nassen Bereichen eingesetzt sind, benötigen zum Schutz vor Korrosion und Verschleiß Beschichtungen. Diese werden üblicherweise thermisch aufgespritzt und bestehen aus keramischem Material oder Gummi.
Die DE 35 46 343 C2 offenbart eine Pressenwalze für eine Papiermaschine mit einer Beschichtung aus einer Metallkomponente und Teilchen einer anorganischen Mischung. Diese Walzenbeschichtung kann auch durch Gießen erzeugt werden, wobei ein Schleuderguß mit speziellen Bedingungen eingesetzt wird, wobei der anorganische Stoff gleichzeitig auf die Oberfläche der Schmelze gespeist wird.
DE 693 21 977 T2 offenbart lediglich in allgemeiner Form eine Auftragung einer Beschichtung auf einen Zylinder.
DE 198 07 712 C2 offenbart eine Auftragung eines Epoxidharzes in Verbindung mit einem Vliesstoff.
US 4,642,248 A offenbart ein Verfahren zum Beschichten von zylindrischen Teilen, wobei jedoch die Beschichtung mittels eines Aufheizverfahrens von Porosität geheilt wird.
Als nachteilig erweist es sich, dass die Herstellung aufwendig ist und unter dem Einsatz komplexer Maschinen und unter hohen Temperaturen oder Drücken erfolgt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Beschichtung eines Walzenkörpers bereitzustellen, das eine leicht aufzubringende und dauerhafte Beschichtung liefert, die eine gute Oberflächenqualität aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Verfahren zur Beschichtung eines Walzenkörpers einer Leitwalze zur Papierherstellung, wobei als Beschichtungsmaterial Epoxidharz, insbesondere in einer modifizierten Zweikomponenten-Epoxidharzstruktur mit einem aliphatischen Aushärtungsmittel, im fließfähigen Zustand aufgebracht wird, und im noch fließfähigen Zustand durch ein Abziehwerkzeug zumindest im vorgesehenen Arbeits-Längsbereich des Walzenkörpers auf eine vorbestimmte Schichtdicke abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Walze zum Leiten für die Papierherstellung in einer Papiermaschine beschichtet wird, und das Abziehwerkzeug einen Abstandsspalt zu einer Oberfläche des Walzenkörpers mit einer Spaltbreite zwischen 0,15 und 0,3 mm aufweist.
Durch das vorgeschlagene Verfahren wird eine einheitliche Beschichtung bei einfachem und auch kontinuierlichem Beschichtungsprozess gewährleistet. Es sind lediglich wenige Verfahrensschritte notwendig. Die Beschichtung ist homogen hinsichtlich großer und auch kleiner Dimensionen. Die gewährleistet eine geringe Haftung von zu ver- oder bearbeitendem Material an der Oberfläche des Walzenkörpers und so ein sehr gutes Betriebsverhalten und eine gute Qualität des Endprodukts.
Einen besonderen Vorteil bietet diese glatte Oberfläche bei einem Einsatz im Rahmen der Papierherstellung, weil auf diese Weise vermieden wird, dass lockere Papiersubstanz an einer Siebleitwalze oder Trockensiebleitwalze zum Auspressen von Flüssigkeit bei der Papierherstellung haftet, und Papieranhäufungen in das gepresste Papier eingebracht werden.
Der Walzenkörper, der beschichtet wird, entspricht weitestgehend einer Walzenzylinderoberfläche, mit der die Walze auf das zu be- und verarbeitende Material auftrifft. Diese Oberfläche wird mit einer Schicht versehen, die einerseits glatt ist, damit wenig Material an ihr haftet. Zum anderen ist sie stabil und bildet für die Walze, die in der Regel aus einer Eisenlegierung ist, einen Korrosionsschutz.
Das Beschichtungsmaterial wird zunächst im flüssigen Zustand auf die Walzenoberfläche aufgebracht. Auf diese Weise lassen sich Unebenheiten leicht ausgleichen und ein guter Verbund zwischen Untergrund und Beschichtung erreichen. Das Beschichtungsmaterial lässt sich unter normalen Verarbeitungsbedingungen in einen fließfähigen, flüssigen Zustand bringen und bleibt so lange flüssig, bis es durch das Abziehwerkzeug abgezogen wird. Fließfähig bedeutet ein dünnes bis zähviskoses Fluid, das somit bereits im fließfähigen Zustand eine Haftung an der Oberfläche des Walzenkörpers aufweist.
Das Abziehen kann ein Abstreichen sein mit einem gleichzeitigen Glattstreichen. Dabei kann das Abziehwerkzeug in die Oberfläche hineinragen und durch eine Umfangsrelativbewegung zwischen Abziehwerkzeug und Oberfläche der Beschichtung die (aller)oberste Schicht mitnehmen/abziehen. Dieses Abziehen erfolgt derart, dass eine vorbestimmte Schichtdicke erreicht wird. Die Schichtdicke bestimmt die oben beschriebenen Eigenschaften der Schicht mit. Durch das Abziehen wird die Beschichtung auf eine bestimmte Dicke gebracht und andererseits durch das Durchmischen der Schicht in ihrer Güte bzw. den Eigenschaften im Hinblick auf ein indifferentes Verhalten gegenüber mit der Walze zu ver- und bearbeitetem Material im späteren Einsatz der Walze verbessert.
Vorteilhaft ist es, wenn die Schichtdicke unter Berücksichtigung der Zusammensetzung, der Viskosität und der Temperatur des aufgebrachten Beschichtungsmaterials so gewählt ist, dass praktisch keine Lufteinschlüsse oder lediglich Lufteinschlüsse in Größen und/oder Dichten auftreten, hinsichtlich derer das vorgesehene durch den Walzenkörper zu be- oder verarbeitende Material und/oder der vorgesehene Be- oder Verarbeitungsprozess indifferent ist/sind.
Die Art und Anzahl der Lufteinschlüsse wird insbesondere durch die Zusammensetzung, die Viskosität sowie die Auftragungs- und Abziehtemperatur des Beschichtungsmaterials bestimmt. Im Hinblick darauf erfolgt jeweils eine spezielle Anpassung der Schichtdicke insbesondere an die oben genannten Parameter, damit eine optimale Güte der Beschichtung im Hinblick auf Einschlüsse der genannten Art gegeben ist.
Eine sehr gute Schichtqualität wird erreicht, wenn die Spaltbreite des Abstandsspalts zwischen 0,15 und 0,25 mm beträgt. Auf diese Weise sind bei den üblichen Epoxidharz-Keramikverbundmaterialien optimal geringe Lufteinschlussgröße sowie -dichte zu erreichen, was durch Versuche der Anmelderin bestätigt wurde.
Die genannten Eigenschaften sind zumindest in einem Arbeits-Längsbereich erfüllt. Mit diesem Arbeits-Längsbereich presst die Walze auf die zu ver- oder bearbeitende Substanz. Hierbei wird das zu ver- oder bearbeitende Material nur im gewünschten Maße verändert und nicht aufgrund einer schlechten Oberflächenbeschaffenheit der Walze verändert oder gar teilweise mitgenommen.
Weil das Beschichtungsmaterial im fließfähigen Zustand aufgebracht wird und noch im fließfähigen Zustand durch ein Abziehwerkzeug auf eine vorbestimmte Schichtdicke abgezogen wird, ist ein sehr einfacher, schneller und materialsparender Herstellungsprozess der Beschichtung der Walze gegeben. Der Herstellungsprozess kann mit verschiedensten Werkzeugen erfolgen, solange sie es ermöglichen, dass der Auftragungs- und Abziehvorgang so erfolgt, dass die vorbestimmte Schichtdicke des Beschichtungsmaterials eingehalten wird.
Die Anforderungen an die Eigenschaften der Schicht des Beschichtungsmaterials sind insbesondere dann gut erfüllt, wenn praktisch keine Lufteinschlüsse oder lediglich Lufteinschlüsse in geringen Größen und/oder geringen Dichten auftreten. Durch die Lufteinschlüsse, insbesondere in Form großer Blasen, die im Falle der Öffnung der Blasen große Krater mit scharfen Berandungen bzw. großen Ausdehnungen hinterlassen, wird die Oberfläche derart aufgerauht, dass sie eine Art ”Kondensationskeimfläche” für Anhäufungen von ver- oder bearbeitetem Material liefert. Insbesondere im Rahmen der Papierherstellung ist die Gefahr groß, dass, sobald sich in geringen Mengen Papierpulper an bestimmten Stellen der Walzenoberfläche angesammelt haben, leicht eine weitere Anhäufung von Papier an derselben Stelle erfolgt und somit große Papieranhäufungen gebildet werden. Dieses wird durch die vorliegende Erfindung vermieden, dadurch dass im Beschichtungsbereich die besonders gefährlichen Lufteinschlüsse und deren geöffnete Krater in ihrer Größe und Dichte reduziert bzw. gänzlich vermieden werden.
Ein indifferentes Verhalten des zu bearbeitenden Materials oder des Verarbeitungsprozesses bedeutet, dass durch die Bearbeitung mit der Walze jeweils nur die gewünschten Bearbeitungsprozesse ablaufen und keine negative Veränderung der Materialoberfläche aufgrund einer schlechten Oberflächengüte der Walze bzw. eines Anhaftens von zu bearbeitendem Material erfolgt. Ein Bearbeiten bezieht sich in diesem Fall insbesondere auf das Auspressen von Flüssigkeit aus einem Papierpulper, es kann aber auch beispielsweise ein Aufbringen von Farbe auf ein Papier oder ein Pressen eines Werkstoffes bedeuten.
Durch das Abziehen des flüssigen Beschichtungsmaterials auf der Walze wird der flüssige Beschichtungsmaterialfilm derart beeinflusst, dass Luftblasen im angesetzten Material aufgezogen werden, die insbesondere zu einer Porenbildung führen könnten.
Das Abziehen besteht somit einerseits aus einem Abtragen eines gewissen Anteils des flüssigen Materialfilms, der hierzu eine gewisse Zähigkeit bzw. ausreichende Viskosität aufweisen muss, um einerseits ausreichend an der Walzenoberfläche zu haften und andererseits noch soweit beweglich zu sein, dass er mittels des Abziehens teilweise mitgenommen und so durchmischt werden kann, dass er von Lufteinschlüssen im wesentlich befreit ist. Anderseits besteht das Abziehen aus einer Glättung in der aufgebrachten Materialfilmschicht. Die so hergestellte Schicht wird auch beim Betrieb mit den dort herrschenden Belastungen, insbesondere der Abnutzung, die gewünschte Schichtqualität beibehalten, da sich diese nicht nur auf die Oberfläche beschränkt sondern über die ganze Schichtdicke erstreckt.
Besonders gute Materialeigenschaften im Hinblick auf die Erfindung sind gegeben, wenn das Beschichtungsmaterial ein Epoxidharz ist, welches insbesondere eine modifizierte Zweikomponenten-Epoxidharzstruktur mit einem aliphatischen Aushärtungsmittel hat. Das Epoxidharz bildet nach dem Aushärten eine sehr dauerhafte und widerstandsfähige Schicht auch bei großen Belastungen. Die Schichtdicke kann be- liebig eingestellt werden, und muss aufgrund der Belastbarkeit der Schicht nicht sehr groß sein, um ausreichend stabil zu sein. Neben der hohen Belastbarkeit ist eine gewisse Zähigkeit der Schicht gegeben, so dass auch bei Stößen oder plötzlicher lokaler Belastung die Schicht widersteht und nicht zersplittert. Insbesondere in der Anwendung in der Papierherstellung erweist sich eine derartige Schicht als stabil gegen Belastungen durch hohe Temperaturen und Temperaturwechsel, sowie gegen ein Abschaben mittels Papierschaberklingen zur Vermeidung von Papieranhäufungen auf der Walze. Insbesondere liefert eine Epoxidharzbeschichtung einen guten Schutz gegen Korrosion und hat gleichbleibend gute Eigenschaften auch wenn bereits ein Teil der Schicht durch Abnutzung und Verschluß abgetragen wurde.
Besonders abriebfest und stabil ist die Beschichtung, wenn als Beschichtungsmaterial ein Epoxidharz mit eingebettetem Keramikverbundmaterial verwendet wird. Eine derartige Schicht weist einerseits eine ausreichende Elastizität auf, um ein Splittern zu vermeiden und ist anderseits durch die Keramikpartikel gegen Abrieb verstärkt.
Vorteilhaft ist es, wenn als Keramikverbundmaterial ein kugelförmiges Keramikverbundmaterial verwendet wird. Insbesondere wird vorgeschlagen ein Epoxidharz verstärkt mit einer speziellen Mischung von hochabriebfesten Keramik-Mikroperlen und Feinteilchen zu verwenden. Auf diese Weise wird vermieden, dass eventuelle spitze Keramikpartikel eine zusätzliche Oberflächenrauhigkeit der beschichteten Walze hervorrufen. Diese Oberflächenrauhigkeit würde zu einer Beeinträchtigung der Qualität der Oberfläche beitragen sowie Kondensationkeime für ein Anhaften von ver- und bearbeitetem Material darstellen.
Eine gleichmäßige Verteilung des Beschichtungsmaterials wird erreicht, wenn das Auftragen und/oder Abziehen und/oder Aushärten unter einer kontinuierlichen Drehung des Walzenkörpers geschieht. Hierdurch wird zudem vermieden, dass durch lokale Anhäufungen von Material eventuelle Unebenheiten entstehen oder ein zu großer Materialverbrauch entsteht.
Weitere Reduzierungen von Beschichtungsmaterialverlust können erreicht werden, wenn der Walzenkörper mit seiner Achse im wesentlichen horizontal angeordnet ist und das Auftragen und/oder das Abziehen an einer Umfangsstelle des Walzenkörpers oberhalb der die Achse beinhaltenden Horizontalebene erfolgt. Bei der zylinderförmigen Walze verläuft die Horizontalebene, die die zentrale, Achse enthält, durch den im Querschnitt betrachtet breitesten Bereich der Walze. Setzt das Auftragen beziehungsweise Abziehen oberhalb dieser Position an, wird das aufgetragene Material zumindest über eine kurze Strecke im Zeitpunkt des Auftragens beziehungsweise unmittelbar danach durch eine Schwerkraftkomponente an die Oberfläche angezogen. Bei einem Auftrag unterhalb der Horizontalebene wird das Material durch die Schwerkraftkomponente von dem Walzenkörper abgezogen. Es besteht die Gefahr, dass das Material abtropft und somit für den weiteren Schichtaufbau verloren ist oder Materialausbeulungen entstehen. Dieses ist insbesondere aufgrund des flüssigen Zustandes des Materials wichtig, in dem es sich beim Auftragen beziehungsweise Abziehen befindet.
Ein gleichmäßiger Schichtaufbau wird erreicht, wenn das Abziehwerkzeug während des Auftragens und/oder Abziehens eine Längsbewegung entlang des Walzenkörpers ausführt.
Eine besonders gute Schichtqualität hinsichtlich des Einschlusses von Luftblasen wird erreicht, wenn ein Arbeits-Längsbereich mehrfach abgezogen wird und/oder auf den Arbeits-Längsbereich mehrfach aufgetragen wird. Durch das mehrfache Abziehen beziehungsweise Auftragen wird vermieden, dass ein zu großer Schichttiefenbereich aufgetragen beziehungsweise abgezogen/abgetragen werden muss, was zu einer verminderten Qualität führt. Zudem multipliziert sich der Durchmischungseffekt, der zur Verbesserung der Schichtqualität führt.
Eine einfache Herstellung der vorbestimmten Schichtdicke wird erreicht, wenn das Abziehwerkzeug eine geradlinig verlaufende Abziehkante aufweist und beim Abziehen des Beschichtungsmaterials einen Abstandsspalt vorbestimmter Spaltbreite zwischen der Abziehkante des Abziehwerkzeugs und der aufzutragenden/abzuziehenden Oberfläche einhält. Die geradlinig verlaufende Abziehkante des Abziehwerkzeugs ist einfach herzustellen und der Abstandsspalt mit der vorbestimmten Spaltbreite kann an die gerade verlaufende Oberfläche der Walze mit einem minimalen Aufwand herangebracht werden, wobei zugleich die Möglichkeit besteht, eine an die Walzengeometrie angepasste, optimale Länge der Auftrags/Abziehkante zu wählen.
Ein sehr genaues, gezieltes Auftragen des Beschichtungsmaterials, bei dem die Materialeigenschaften optimal ausgenutzt werden können, indem sie lokal eingestellt werden können, wird erreicht, wenn das Auftragen des Beschichtungsmaterials mit einem separaten Auftragswerkzeug erfolgt.
Ein sehr kompaktes und dennoch alle erfindungsgemäßen Eigenschaften aufweisendes Herstellungsverfahren liegt vor, wenn das Abziehwerkzeug gleichzeitig als Auftragswerkzeug verwendet wird. Das Herstellungsverfahren wird einerseits kostengünstiger und andererseits werden Positionierungs- und sonstige Bedienvorgänge eingespart, indem lediglich ein Werkzeug verstellt beziehungsweise bedient werden muss. Das Verfahren kann sogar einschrittig durchgeführt werden.
Ein einfaches und zugleich sicheres und wirkungsvolles Werkzeug liegt vor, wenn das Abziehwerkzeug und/oder das Auftragswerkzeug eine Auftragswanne, ein Rakel oder eine Platte ist.
Vorteilhaft ist es, wenn das Abziehwerkzeug und/oder Auftragswerkzeug Seitenwände aufweist/aufweisen, wobei die Anlagegeometrie des Abziehwerkzeugs und/oder Auftragswerkzeugs an die abzuziehende/aufzutragende Umfangskontur des Walzenkörpers angepasst, insbesondere geometrisch angeschmiegt ausgebildet ist. Durch die Seitenwände wird das aufzutragende Material gezielt auf die zu beschichtenden Stellen der Walze geleitet. Beim Abziehen wird durch die Seitenwände das abgezogene Material entweder wieder auf die Walzenoberfläche geleitet oder so gesammelt, dass es nicht zu einer unbeabsichtigten Materialablage auf der Walzenoberfläche kommt. Dadurch, dass die Seitenwände an die Umfangskontur des Walzenkörpers angeschmiegt ausgebildet sind, können selbst kleinste Mengen des Materials nicht dem gezielten Auftragen beziehungsweise dem gezielten Abziehen entgehen. Zudem wird durch die angepassten Formen der Kontur verhindert, unbeabsichtigte Beschädigungen der Beschichtung durch den Abziehvorgang oder den Auftragsvorgang vorzunehmen.
Eine sehr schnelle und exakte Herstellung, der Schicht mit einer sehr guten Qualität erfolgt, wenn lediglich eine einzige Schicht aufgetragen wird.
Eine beliebige Gesamtschichtdicke bei Beibehaltung einer geringen Spaltbreite kann erreicht werden, wenn mehrere Schichten übereinander aufgetragen werden. Zudem können die Schichten aus unterschiedlichen Materialzusammensetzungen aufgebaut werden, so dass sie den speziellen Schichtmaterialeigenschaften entsprechende Eigenschaften als Walzenbeschichtung aufweisen. Hierbei werden insbesondere unterschiedliche Farben eingesetzt. Auf diese Weise kann je nach Abriebstiefe eine andere Farbe als Markierung genutzt werden und als optisches Signal zur notwendigen Nachbesserung der abgetragenen Stellen, ohne dass eine weitere Messungen der Schichtdicke in diesen Bereichen erfolgen müssten. Eine weiter Anwendungsmöglichkeit mehrere Schichten übereinander besteht eventuell in der Verwendung von Epoxidharzen unterschiedlichen Qualität oder mit unterschiedlichen Eigenschaften (beispielsweise Elastizität oder Haftung), um so die Schichteigenschaften weiter zu verbessern.
Ein sehr rationelles Beschichtungsverfahren ist möglich, wenn eine Grundschicht und eine Deckschicht insbesondere jeweils aus dem Beschichtungsmaterial aufgetragen werden, wobei Grundschicht und/oder Deckschicht in einem oder mehreren Beschichtungsschritten hergestellt werden. So kann beispielsweise für die Grundschicht beziehungsweise für die Grundschichten ein Schichtaufbau erfolgen, der von einer geringeren Qualität sein kann als die darauf aufgebrachte Deckschicht/aufgebrachten Deckschichten. Hierdurch kann Zeit und Material eingespart werden, ohne dass die Qualität der Gesamtbeschichtung darunter leidet. Der Aufbau von mehreren Schichten erfolgt dadurch, dass zunächst eine Schicht aufgebracht wird, die bis zu einem Mindestmaß aushärtet und darauf die nächste Schicht aufgebracht wird, darauf wiederum die nächste usw.
Ein stabiler Aufbau ist insbesondere gegeben, wenn die Grundschicht eine Dicke von etwa 0,6 bis 1,2 mm aufweist und in 2 bis 4 Beschichtungsschritten mit je etwa 0,3 mm Schichtdicke hergestellt wird.
Ein sehr dicker und abriebfester Schichtaufbau ist gegeben, wenn die Deckschicht eine Dicke von etwa 0,6 bis 1,2 mm, insbesondere 0,8 mm bis 1,2 mm aufweist und in 2 bis 4 Beschichtungsschritten mit je etwa 0,3 mm Schichtdicke hergestellt wird. Die gesamte vorteilhafte Schichtdicke beträgt bei den angegebenen Schichtdicke der Grundschicht und der Deckschicht insgesamt etwa 1,5 bis 1,6 mm.
Eine ausreichende Stabilität der darunterliegenden Schicht und zugleich eine schnelle Herstellung der Walzenbeschichtung ist gegeben, wenn vor Ablauf einer Aushärtezeit eine weitere Schicht aufgetragen wird.
Eine gute Haftung der aufgetragenen abgezogenen Walzenbeschichtung ist gegeben, wenn der Walzenkörper vor dem Auftragen zur Vorbereitung der Walzenoberfläche gereinigt und geglättet, insbesondere gesandstrahlt wird, und die Beschichtung zeitlich praktisch unmittelbar anschließend erfolgt. Auf diese Weise werden Oberflächenverunreinigungen abgetragen und die Bildung weiterer Verunreinigungen insbesondere Korrosion vermieden, die zu einer Ablösung der aufgetragenen Beschichtung führen könnten.
Eine genaues und sicheres Auftragen der Beschichtung sowie ein exaktes Abziehen ist möglich, wenn der Walzenkörper zum Auftragen in eine Drehbank eingesetzt wird, insbesondere eine Leit- und Zugspindeldrehbank.
Ein zuverlässiges Einhalten eines Abstandsspalts geringer Größe beziehungsweise der daraus resultierenden geringen Schichtdicke ist möglich, wenn der Walzenkörper vor dem Beschichtungsvorgang und/oder beim Auftragen und/oder Abziehen mit einer vorbestimmten Drehzahl gedreht wird, so dass die statische Durchbiegung verringert oder eliminiert wird.
Eine gleichmäßige Schichtdicke ist gewährleistet, wenn nach dem Auftragen der Schicht die Walze noch so lange weitergedreht wird, bis eine ausreichende Härtung erreicht ist. Hierdurch wird vermieden, dass das aufgetragene Beschichtungsmaterial nach den Auftragsvorgang und nach dem Abziehen verläuft.
Falls der Walzenkörper nach der Beschichtung noch keine ausreichende Zylinderformtoleranz hat, wird vorgeschlagen, dass nach der Aushärtung der Beschichtung bei einer unregelmäßigen Oberflächendicke oder einer zu grollen Gesamtdicke ein Abdrehen und/oder Abschleifen der Oberfläche erfolgt. Das Abdrehen erfolgt vorzugsweise mit einem Diamantradiusdrehmeissel und das Abschleifen bei Bedarf in mehreren Arbeitsgängen mit einer Diamantschleifscheibe, bedarfsweise gefolgt von einem Finishing zur Einstellung der gewünschten Oberflächenrauhigkeit.
Vorteilhaft ist die Verwendung eines Epoxidharzes als äußerste Beschichtung oder äußerste Beschichtungen für einen Walzenkörper, insbesondere einer Trockensiebleitwalze oder Siebleitwalze oder Filzleitwalze zum Führen einer Papierbahn bei der Papierherstellung. Epoxidharz an sich ist seit längerem bekannt. Jedoch wurde es nicht zur Beschichtung von Walzen eingesetzt. Erst durch das vorgeschlagene Verfahren ist ein rationelles und kostensparendes Auftragen dieses Materials möglich, wodurch eine glatte Oberflächenschicht und eine lange Haltbarkeit sichergestellt wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein epoxidharzgebundenes Keramikverbundmaterial mit kugelförmigen Keramikpartikeln und Feinteilchen verwendet wird. Auf diese Weise wird zusätzlich ein Abriebschutz geliefert, der zudem noch weitgehend vermeidet, das sich Materialreste, insbesondere Papierfasern an die Walzenoberfläche anlagern.
Vorteilhaft ist es, wenn die Beschichtung aus Epoxidharz eine Schichtdicke aufweist, die unter Berücksichtigung der Zusammensetzung, der Viskosität und der Temperatur des aufgebrachten Beschichtungsmaterials so gewählt ist, dass praktisch keine Lufteinschlüsse oder lediglich Lufteinschlüsse in Größen und/oder Dichten auftreten, hinsichtlich derer das vorgesehene durch den Walzenkörper zu be- oder verarbeitende Material und/oder der vorgesehene Be- oder Verarbeitungsprozess indifferent ist/sind.
Zur Beschichtung kann ein Abziehwerkzeug für das Abziehen gemäß den Ansprüchen verwendet werden, welches eine gute Homogenität der Bearbeitung und genaue Einstellung der Spaltbreite erlaubt. Vorteilhaft ist ein Abziehwerkzeug zum Abziehen einer noch fließfähigen Beschichtung eines Walzenkörpers, wobei das Abziehwerkzeug und/oder Auftragswerkzeug Seitenwände aufweist/aufweisen, wobei die Anlagegeometrie des Abziehwerkzeugs und/oder Auftragswerkzeugs an die abzuziehende/aufzutragende Umfangskontur des Walzenkörpers derart angeschmiegt ausgebildet ist, dass eine Abziehkante des Abziehwerkzeugs und/oder Auftragswerkzeugs einen Abstand zur Oberfläche von kleiner oder gleich etwa 0,3 mm einhält.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert sind.
Es zeigen:
1a einen Ausschnitt einer perspektivischen Darstellung eines Walzenkörper mit angesetztem Auftrags- und Abziehwerkzeug,
1b eine perspektivische Darstellung eines Walzenkörpers,
2 eine schematische Seitenansicht des Walzenkörpers mit Auftrags- und Abziehwerkzeug nach 1,
3 eine vergrößerte Detailansicht des Auftrags- und Abziehwerkzeugs nach 2,
4a einen Querschnitt durch eine Schicht auf einem Walzenkörper und
4b einen Querschnitt durch eine Grundschicht und eine Deckschicht auf einem Walzenkörper.
1a zeigt einen Ausschnitt einer perspektivischen Darstellung eines Walzenkörpers 1 mit angesetztem Auftragswerkzeug 15 und Abziehwerkzeug 3, die in diesem Fall dasselbe Werkzeug sind. Das Werkzeug ist eine schaufelförmige Rakel mit einer geraden Abziehkante 11 und Seitenwänden 16, die entsprechend der Oberflächenkrümmung des Walzenzylinders geformt sind. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass an den gesamten ”Anlagekanten” zum Walzenkörper 1 ein vorbestimmter Abstand 13 eingehalten werden kann. Dieser Abstandsspalt 12 entspricht nach dem Auftragen des Beschichtungsmaterials 2 und dem Abziehen der Schichtdicke 5 einer Schicht 17, wie in 4a dargestellt. Das Beschichtungsmaterial 2 wird durch eine Zuführung 25 in das Auftragswerkzeug 15 geführt und läuft durch den Abstandsspalt 12, mit dem das Auftragswerkzeug 15 an die Walzenoberfläche 14 den Walzenkörper 1 herangeführt ist, auf die Walzenoberfläche 14. Der Walzenkörper 1 dreht sich dabei um eine Achse 8, die die zentrale Achse des Walzenzylinders ist.
Die Drehung erfolgt auf die Oberseite des Auftragswerkzeugs 15 zu, so dass das Beschichtungsmaterial 2 mit der Walzenbewegung durch den Abstandsspalt 12 mitgenommen wird. Zugleich sorgt das Auftragswerkzeug 15, das zugleich das Abziehwerkzeug 3 ist, dafür, dass ein Abziehen in Form einer Mitnahme und/oder Durchmischung der Oberflächenstruktur und somit Herauslösen von Lufteinschlüssen des Beschichtungsmaterials 2 der gerade entstandenen Schicht 17 erfolgt. Dies wird durch die Abziehkante 11 geleistet, die bis auf die sehr kleine Spaltbreite 13 an die Oberfläche 14 des Walzenkörpers 1 herangeführt ist. Das Werkzeug ist an eine Umfangsstelle 9 des Walzenköpers 1 herangeführt, die eine Höhe 28 oberhalb der Horizontalebene 10 aufweist, in der die Achse 8 liegt. Auf diese Weise wird das aufgegossene Beschichtungsmaterial 2 optimal genutzt, ohne dass Material 2 herabtropft. Durch die Seitenwände 16 ist zudem eine Führung des Rakelwerkzeugs gegeben, wodurch die Abziehkante 11 immer in einer Parallelebene zur Horizontalebene 10 angeordnet ist. Während der Walzenkörper 1 gedreht wird und Beschichtungsmaterial 2 auf die Walzenoberfläche 14 aufgetragen wird, vollführt das Auftragungs- und Abziehwerkzeug eine Längsbewegung 24 entlang einer zur Achse 8 parallelen Achse. Die Längsbewegung entspricht bezogen auf einer Walzenumdrehung jedoch nur einem Bruchteil der Länge der Abziehkante 11, so dass die Abziehkante 11 mehrmals über einen Bereich der Schicht 17 streicht, was zu einem weiteren Auspressen eventueller eingeschlossener Luftblasen 6 führt und die Struktur der Schicht 17 verbessert.
1b zeigt eine perspektivische Darstellung eines Walzenkörpers 1. Die Walzenlänge 29 beträgt ein Vielfaches der Dimensionen des Auftrags- und Abziehwerkzeugs 15, 3.
2 zeigt eine schematische Seitenansicht des Walzenkörpers 1 mit Auftragswerkzeug 15 und Abziehwerkzeug 3 nach 1. Durch die breiteste Querschnittsstelle des Zylinders bezogen auf die Vertikale, gekennzeichnet als Walzenkörperbreite 26, verläuft die Zylinderachse 8, die in der Horizontalebene 10 liegt. An einer Umfangsstelle 9 des Walzenkörpers 1 mit der Höhe 28 gegenüber der Horizontalebene ist ein Auftragswerkzeug 15, das zugleich als Abziehwerkzeug 3 eingesetzt wird, herangefahren. Die Seitenwände 16 des Werkzeugs sind an die Zylinderkrümmung angeschmiegt ausgebildet. Die Seitenwände 16 weisen ebenfalls einen Abstandsspalt 12 zur Oberfläche des Walzenkörpers 1 auf. Dieser ist etwa so groß wie der Abstandsspalt 12 der Abziehkante 11. Die Walzendrehung 27 des Walzenkörpers 1 um die Achse 8 verläuft in diesem Beispiel im Uhrzeigersinn, vorzugsweise von oben auf das Werkzeug zu. Auf diese Weise wird der Verlust an Beschichtungsmaterial 2 bei dem an der Umfangsstelle 9 oberhalb der Horizontalebene 10 angeordneten Werkzeug 3, 15 gering gehalten.
3 zeigt eine vergrößerte Detailansicht des Auftrags- und Abziehwerkzeugs 15, 3 nach 2. Die Seitenwände 16 des Werkzeugs bilden einen Abstandsspalt 12 mit der Spaltbreite 13 zur Oberfläche 22 des Walzenkörpers 1.
4a zeigt einen Querschnitt durch eine Schicht 17 auf einem Walzenkörper 1. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf die Walzenoberfläche 22 aufgebrachte Schicht 17 hat eine Dicke 5 und besteht aus dem Beschichtungsmaterial 2. Eventuell übriggebliebene Lufteinschlüsse 6 weisen eine minimale Größe und Dichte auf, die Störungen beim Betrieb der Walze durch ein Anhaften von gepresstem Material, insbesondere Papierfasern vermeidet.
4b zeigt einen Querschnitt durch eine Grundschicht 18 und eine Deckschicht 19 auf einem Walzenkörper 1. Die Grundschicht 18 weist eine Dicke 20, die Deckschicht 19 eine Dicke 21 auf. Grundschicht 18 und Deckschicht 19 sind wiederum aus jeweils 3 Schichten 17 des Beschichtungsmaterials 2 mit einer Schichtdicke 5 aufgebaut. Die einzelnen Schichten 17 sind nach dem erfindungsgemäßen Auftragungs- und Abziehverfahren hergestellt und weisen somit eine wesentlich reduzierte Lufteinschlussgröße und -dichte auf.
Bezugszeichenliste

1: Walzenkörper
2: Beschichtungsmaterial
3: Abziehwerkzeug
4: Arbeits-Längsbereich
5: Schichtdicke (einer Schicht)
6: Lufteinschluss
7: Keramik-Verbundmaterial
8: Achse
9: Umfangsstelle
10: Horizontalebene
11: Abziehkante
12: Abstandsspalt
13: Spaltbreite
14: Oberfläche
15: Auftragswerkzeug
16: Seitenwand
17: Schicht
18: Grundschicht
19: Deckschicht
20: Schichtdicke
21: Schichtdicke
22: Oberfläche
24: Längsbewegung
25: Zuführung
26: Walzenkörperbreite
27: Walzendrehung
28: Höhe
29: Walzenlänge

Claims

Verfahren zur Beschichtung eines Walzenkörpers für eine Leitwalze zur Papierherstellung, wobei als Beschichtungsmaterial (2) Epoxidharz, insbesondere in einer modifizierten Zweikomponenten-Epoxidharzstruktur mit einem aliphatischen Aushärtungsmittel, im fließfähigen Zustand aufgebracht wird, und im noch fließfähigen Zustand durch ein Abziehwerkzeug (3) zumindest im vorgesehenen Arbeits-Längsbereich (4) des Walzenkörpers (1) auf eine vorbestimmte Schichtdicke (5) abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Walze zum Leiten für die Papierherstellung in einer Papiermaschine beschichtet wird, und das Abziehwerkzeug (3) einen Abstandsspalt zu einer Oberfläche des Walzenkörpers mit einer Spaltbreite zwischen 0,15 und 0,3 mm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschichtungsmaterial (2) ein Epoxidharz mit eingebettetem Keramikverbundmaterial verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Keramikverbundmaterial ein kugelförmiges Keramikverbundmaterial (7) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragen und/oder Abziehen und/oder Aushärten unter einer kontinuierlichen Drehung des Walzenkörpers (1) geschieht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenkörper mit seiner Achse (8) horizontal angeordnet ist und das Auftragen und/oder das Abziehen an einer Umfangsstelle (9) des Walzenkörpers (1) in einer Höhe (28) oberhalb der die Achse (8) beinhaltenden Horizontalebene (10) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abziehwerkzeug (3) während des Auftragens und/oder Abziehens eine Längsbewegung (24) entlang des Walzenkörpers (1) ausführt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeits-Längsbereich (4) mehrfach abgezogen wird und/oder auf den Arbeits-Längsbereich (4) mehrfach aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abziehwerkzeug (3) eine geradlinig verlaufende Abziehkante (11) aufweist und beim Abziehen des Beschichtungsmaterials (2) einen Abstandsspalt (12) vorbestimmter Spaltbreite (13) zwischen der Abziehkante (11) des Abziehwerkzeugs (3) und der Oberfläche (14) einhält.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltbreite (13) des Abstandsspalts (12) zwischen 0,15 und 0,25 mm beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragen des Beschichtungsmaterials (2) mit einem separaten Auftragswerkzeug (15) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Abziehwerkzeug (3) gleichzeitig als Auftragswerkzeug (15) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Abziehwerkzeug (3) und/oder das Auftragswerkzeug (15) eine Auftragswanne, ein Rakel oder eine Platte ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abziehwerkzeug (3) und/oder Auftragswerkzeug (15) Seitenwände (16) aufweist und/oder aufweisen wobei die Anlagegeometrie des Abziehwerkzeugs (3) und/oder Auftragswerkzeugs (15) an die abzuziehende und/oder aufzutragende Umfangskontur des Walzenkörpers (1) angepasst ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich eine einzige Schicht (17) aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schichten (17) übereinander aufgetragen werden.
Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 13 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grundschicht (18) und eine Deckschicht (19) insbesondere jeweils aus dem Beschichtungsmaterial (2) aufgetragen werden, wobei Grundschicht (18) und/oder Deckschicht (19) in einem oder mehreren Beschichtungsschritten hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundschicht (18) eine Dicke (20) von 0,6 bis 1,2 mm aufweist und in 2 bis 4 Beschichtungsschritten mit je 0,3 mm Schichtdicke (5) hergestellt wird
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (19) eine Dicke (21) von 0,6 bis 1,2 mm aufweist und in 2 bis 4 Beschichtungsschritten mit je 0,3 mm Schichtdicke (5) hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass vor Ablauf einer Aushärtezeit eine weitere Schicht (17) aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenkörper (1) vor dem Auftragen zur Reinigung der Walzenoberfläche (22) von Verunreinigungen und Oxidschichten befreit, insbesondere sandgestrahlt wird und die Beschichtung zeitlich unmittelbar anschließend zur Vermeidung der Bildung von weiteren Verunreinigungen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenkörper (1) zum Auftragen in eine Drehbank eingesetzt wird, insbesondere eine Leit- und Zugspindeldrehbank.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Auftragen der Schicht (17) der Walzenkörper (1) noch so lange weitergedreht wird, bis eine ausreichende Härtung zur Vermeidung eines Verlaufens des aufgetragenen Beschichtungsmaterials erreicht ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Aushärtung der Beschichtung bei einer unregelmäßigen Schichtdicke (5) oder einer zu grollen Gesamtdicke ein Abdrehen und/oder Abschleifen der Oberfläche (14) erfolgt.