DE19957644A1 - Korona-Walze mit verbesserter Imprägnierung - Google Patents

Korona-Walze mit verbesserter Imprägnierung

Info

Publication number
DE19957644A1
DE19957644A1 DE1999157644 DE19957644A DE19957644A1 DE 19957644 A1 DE19957644 A1 DE 19957644A1 DE 1999157644 DE1999157644 DE 1999157644 DE 19957644 A DE19957644 A DE 19957644A DE 19957644 A1 DE19957644 A1 DE 19957644A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
roller
resin
plastic
infiltrated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE1999157644
Other languages
English (en)
Other versions
DE19957644C2 (de
Inventor
Heinrich Kuehn
Dietmar Vosberg
Andreas Geis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Axiva GmbH
Original Assignee
Axiva GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Axiva GmbH filed Critical Axiva GmbH
Priority to DE1999157644 priority Critical patent/DE19957644C2/de
Priority to PCT/EP2000/011945 priority patent/WO2001040544A1/de
Publication of DE19957644A1 publication Critical patent/DE19957644A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19957644C2 publication Critical patent/DE19957644C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18After-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/02Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Walze, aufweisend einen zylindrischen Grundkörper (1), auf dem mindestens eine Schicht aus einem dielektrischen Werkstoff aufgebracht ist, wobei die mindestens eine Schicht (9) im wesentlichen einen elektrisch isolierenden keramischen Werkstoff (3) enthält, ein- oder mehrlagig und mindestens 0,1 mm dick ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Schicht (9) bis zu einer Tiefe von wenigstens 20% der Schichtdicke (9) mit einem polymerisierbaren Kunstharz infiltriert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Walze, aufweisend einen zylindrischen Grundkörper, auf dem mindestens eine Schicht aus einem dielektrischen Werkstoff aufgebracht ist.
Walzen der genannten Art sind aus sogenannten "Korona-Anlagen" bekannt. Mit einer sogenannten Korona-Behandlung in Luftatmosphäre werden Oberflächen von Bahnen (Papier, Folie etc.) und anderen Werkstücken mit den Kurzschlußfunken einer elektrischen Entladung in den obersten Atomlagen verändert (Veröffentlichung der SOFTAL electronic GmbH, König-Georg-Stieg 1, D 21107 Hamburg: "Koronabehandlung in der Praxis"). Diese Veränderung (z. B. Oxidation) führt aufgrund der Zunahme der Oberflächenenergie (Hydrophilierung) zu einer verbesserten Benetzbarkeit durch Flüssigkeiten und zu einer Verbesserung der Haftung von Beschichtungen (Klebern, Farben, Lacken etc.). Eine Korona-Anlage besteht im wesentlichen aus einem Hochfrequenzgenerator sowie einem Elektrodensystem, welches in einem definierten Abstand, zu einer geerdeten Trägerwalze angebracht ist. Die Generatorleistung wird über das Elektrodensystem auf die Oberfläche der zu behandelnden Materialbahn entladen, welche die Korona- Station zwischen Elektrode und Trägerwalze passiert. Bei den Elektrodensystemen unterscheidet man grundsätzlich 2 Varianten, deren Einsatz von der elektrischen Leitfähigkeit der Materialbahn abhängt. Für nichtleitende Materialbahnen (z. B. Kunststoff, Papier) werden Metallelektroden eingesetzt. Die leitfähige Trägerwalze ist bei dieser Variante mit einer dielektrischen Beschichtung (z. B. Silikon, Glasfasergewebe oder Keramik) ummantelt, welches zur Erlangung einer gleichmäßigen, homogenen Funkenentladung unerläßlich ist.
Das Dielektrikum auf den Trägerwalzen unterliegt einem Verschleiß durch mechanische und thermische Beschädigungen. Die Häufigkeit der Neubeschichtung wird jedoch durch die Wahl des dielektrischen Werkstoffs entscheidend beeinflußt. Hierfür stehen im wesentlichen drei Werkstoffe, nämlich Aluminiumoxid, Glasfaserverbundwerkstoff und Silikongummi, zur Auswahl. Andere Dielektrika haben sich in der Praxis als ungeeignet erwiesen.
Aluminiumoxid ist nach dem heutigen Stand der am häufigsten angewendete keramische Werkstoff auf Grund der hohen Oberflächenhärte und des ebenfalls hohen Dielektrizitätsfaktors. Das Aluminiumoxid wird bevorzugt durch Thermisches Spritzen in Schichtdicken bis 2 mm aufgetragen. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß die Aluminiumoxidbeschichtung, bedingt durch die Restporösität, Kanäle bis zum Grundkörper aufweist. Mit dünnflüssigen, lösungsmittelhaltigen Harzaufbereitungen kann diese Restporösität oberflächlich nach bekannten Methoden aus der Lackiertechnik geschlossen und somit eine dielektrische Eigenschaft erreicht werden. Im Betrieb jedoch kann dieser nur an der Oberfläche dichtende Harzaufbereitungsfilm infolge von Teilentladungen und Wärmeeinwirkung in den tiefer liegenden, nicht verschlossenen Poren wieder punktuell geöffnet werden. Dies führt zwangsläufig zum punktuellen Verlust der dielektrischen Eigenschaften und zu einem Ausfall der Koronawalze.
Daher werden heute aus Kosten- und Herstellungsgründen, vor allem bei Trägerwalzen mit großer Ballenbreite, Silikongummi und GFK zur Beschichtung verwendet. Diese Beschichtungen können erhebliche Nachteile in der Produktion haben:
  • - Beide sind nicht schnittfest, bei Einschnitten ist die Durchschlagsfestigkeit analog zur Aluminiumoxidbeschichtung nicht mehr gewährleistet und die gratartigen Ränder des Schnittes beschädigen das Produkt (z. B. Folie, Papier etc.) bzw. führen zu sogenannten Rückseiteneffekten an den nichtleitenden Materialbahnen.
  • - Silikon hat eine starke Haftneigung, die u. a. in der Folienproduktion ungleichmäßiges Ablaufen der Folie von der Walze zur Folge hat.
  • - Silikon zeigt eine starke elektrostatische Aufladung der Produktbahnen (u. a. bei Folien), die u. U. auch zu Rückseiteneffekten führt.
  • - Beide haben eine niedrige Standzeit. Dadurch sind häufige Maschinenstillstände notwendig.
  • - Aus der hohen Dichte und der hohen Beschichtungsstärke (in der Regel mindestens 10 mm) des Silikons resultiert eine hohe Massenträgheit und Geometrieveränderung der Walze, was ebenfalls in der Folge größer dimensionierte Antriebe und Lagerungen bedeutet.
  • - Die insbesondere im Vergleich zur GFK-Walze hohe Dielektrizitätskonstante erlaubt einen kurzen Elektrodenabstand. Daraus leitet sich direkt ein geringerer Energieverbrauch ab.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Dielektrikum auf Trägerwalzen mit höherer Standfestigkeit bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Walze der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, die mindestens eine Schicht zu einer Tiefe von mindestens 20% der Schichtdicke mit einem polymerisierbaren Kunstharz infiltriert ist.
Gegenstand der Erfindung ist daher eine Walze, aufweisend einen zylindrischen Grundkörper, auf dem mindestens eine Schicht aus einem dielektrischen Werkstoff aufgebracht ist, wobei die mindestens eine Schicht im wesentlichen einen elektrisch isolierenden keramischen Werkstoff enthält, ein- oder mehrlagig und mindestens 0,1 mm dick ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Schicht zu einer Tiefe von mindestens 20% der Schichtdicke mit einem polymerisierbaren Kunstharz infiltriert ist.
Daß die mindestens eine Schicht (9) bis zu einer Tiefe von wenigstens 20% der Schichtdicke 9, mit einem polymerisierbaren Kunstharz infiltriert ist.
Gegenstand der Erfindung ist weiter ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Walze bei dem man auf die äußere Oberfläche eines zylindrischen Grundkörpers eine Schicht aus elektrisch isolierendem keramischem Werkstoff mittels Plasmaspritzen in einer Schichtdicke von mindestens 0,1 mm aufbringt, dadurch gekennzeichnet, daß man die äußere Schicht der beschichteten Walze im Vakuum mit einem polymerisierbaren Kunstharz infiltriert, und zwar zu mindestens 20% der Schichtdicke. Besondere Ausführungsformen sind in den jeweiligen Unteransprüchen offenbart. Es können auch einzelne oder mehrere der in den Unteransprüchen offenbarten Merkmale jeweils für sich oder in Kombination Lösungen der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe darstellen.
Gegenstand der Erfindung sind daher ebenfalls Walzen erhältlich nach diesem oder den in den Unteransprüchen offenbarten Verfahren.
Bevorzugt ist bzw. wird die Schicht zu mindestens 25%, besonders bevorzugt zu mindestens 35% und ganz besonders bevorzugt zu mindestens 50% infiltriert.
Polymerisierbare Kunstharze im Sinne der Erfindung sind solche synthetische Kunststoffe (vgl. Hans Domininghaus: Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften, VDI- Verlag GmbH, Düsseldorf 1986), die näherungsweise unter Volumenkonstanz polymerisieren. Es eignen sich elektrisch isolierende Kunstharze, vorzugsweise Epoxid- und/oder Polyesterharze, insbesondere sogenannte Elektroisolierharze, wie sie im Elektromaschinenbau verwendet werden. Solche Harze sind beispielsweise unter den Handelsnamen Dobeckan® von der Fa. BASF Lacke + Farben AG, D-20539 Hamburg-Rothenburgsort oder Araldit-Imprägnierharzsystem® von Ciba Spezialitätenchemie erhältlich. Da die entsprechenden Grundharze vielfach fest oder sehr hochviskos sind, werden sie häufig in einem Reaktivverdünner gelöst und/oder erwärmt. Als Reaktivverdünner kann beispielsweise Vinyltoluol verwendet werden, welches aufgrund seiner reaktiven Doppelbindung mit in den entstehenden Formstoff einreagiert. Die Polymerisation wird durch Wärmeeinwirkung begonnen und läuft als schnelle Kettenreaktion ab, bis ein dreidimensional vernetzter Formstoff entstanden ist. Vorteilhaft an diesem System ist, daß in den Poren der Schicht keine Gasentwicklung stattfindet, die durch Schwinden zu Hohlräumen oder Blasen in der Imprägnierschicht oder durch Volumenzunahme zu Rissen in der Keramikschicht führen könnte. Selbstverständlich kann bei entsprechenden Kunststoffen die Polymerisation auch durch Einwirkung von Licht (UV) initiiert werden.
Gegenstand der Erfindung ist daher ebenfalls die Verwendung von polymerisierbaren Kunstharzen wie vorstehend beschrieben zur Beschichtung von Walzen, die eine Plasmaspritzschicht aufweisen.
Erfindungsgemäß findet die Infiltration unter Vakuum statt, vorzugsweise bei Drücken aus dem Bereich von 1-200 mbar, bevorzugt 1-20 mbar, besonders bevorzugt 1-5 mbar. Der Druck, bei dem die Infiltration stattfindet, kann durch den Dampfdruck einer oder mehrerer beteiligter Komponenten bestimmt sein.
Gleichzeitiges Aufheizen, vorzugsweise auf Temperaturen aus dem Bereich von 120 bis 160°C, beschleunigt die Polymerisation. Als Reaktivverdünner sind Vinyltoluol und Syrol aufgrund ihres relativ niedrigen Dampfdruckes von ca. 1 mbar bei 7°C vorteilhaft. Zur Vakuuminfiltration kann die Walze in einer beheizbaren Vakuumkammer drehbar gelagert werden. Die Vakuumkammer wird dann so weit mit Kunstharz gefüllt, daß die Walze ganz oder teilweise in das Harz eintaucht. Die Walze kann aber auch alternativ in der Vakuumkammer mit dem Kunstharz besprüht, oder über eine Düsen-Rakel-Einheit beschichtet werden. Es ist vorteilhaft, die Vakuumkammer vor dem Beschichten mit Harz auf erheblich kleinere Drücke als 1 mbar zu evakuieren, um möglichst viel Gas aus den Poren der Plasmaspritzschicht zu entfernen. Eine technisch sinnvolle Untergrenze ist 0,001 mbar abs, ein Bereich, der mit Drehschieberpumpen leicht erreichbar ist.
Der Walzengrundkörper ist vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff oder Metall, üblicherweise Stahl, Edelstahl, Aluminium oder aus einer Kombination metall-faserverstärkter Kunststoff. Sie kann glatt sein, gedreht und/oder geschliffen. Ihre äußere Oberfläche kann zylindrisch oder tonnenförmig gestaltet sein. Die Schichtdicke der mindestens einen keramikhaltigen Schicht (im folgenden Schicht genannt) ist bevorzugt größer gleich 0,5 mm, sie liegt besonders bevorzugt im Bereich von 0,8 bis 1,5 mm. Bevorzugt besteht die Schicht im wesentlichen, das heißt zu mehr als 50, bevorzugt zu mehr als 80, besonders bevorzugt zu mehr als 90 Gew.-%, aus elektrisch isolierenden keramischen Werkstoffen. Ebenfalls besonders bevorzugt ist die Schicht mit einem Elektroisoliermedium mit ebenfalls sehr guten Dielektrizitätseigenschaften infiltriert und dadurch dielektrisch verschlossen. Elektrisch isolierende keramische Werkstoffe, die auch aus mehreren Komponenten bestehen können, sind im Sinne der Erfindung schmelzbare Isolierkeramiken wie Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Spinelle des Aluminiumoxides und bevorzugt Mullit.
Mullit im Sinne der Erfindung ist eine Aluminiumoxid-Siliziumoxid-Verbindung, die aus Schmelzen gewonnen wird, hauptsächlich enthaltend Al2O3 mit 50 oder mehr als 50 Gew.-% (Angaben stets in Gew.-%, falls nicht anders angegeben) und SiO2 mit 20 oder mehr als 20 Gew.-%. Bevorzugte Zusammensetzungen enthalten mehr als 25% SiO2 und weniger als 75% Al2O3. Das Aufbringen der Schicht kann mittels Plasmaspritzen mit handelsüblichen Ein- oder Mehrelektrodenbrennern durchgeführt werden. Auf die Oberfläche der rotierenden zylindrischen Grundwalze, die vorzugsweise durch Sandstrahlen aufgerauht ist, wird der elektrisch isolierende keramische Werkstoff ein- oder mehrlagig aufgespritzt.
Vorzugsweise wird die aufgetragene Schicht während des Plasmaspritzens in unmittelbarer Nähe des Beschichtungspunktes mit flüssigem oder feinkristallinem CO2 gekühlt. Diese Behandlung hat neben dem Kühleffekt noch einen hervorragenden Reinigungseffekt. Anschließend wird mit Vorteil eine Infiltrierung (Imprägnierung) der Schicht mit einem polymerisierbaren Kunstharz, bevorzugt Elektroisolier- bzw. Imprägnierharz, besonders bevorzugt Polyesterimid- oder Epoxidharz im Vakuum-Druck-Verfahren so erfolgen, daß möglichst keine luftgefüllten Räume innerhalb der Schicht verbleiben, um Teilentladungsvorgänge und damit Zerstörungen zu vermeiden. Anschließend erfolgt ein Härte- oder Polymerisationsschritt unter erhöhter Temperatur, bei dem eine volumenneutrale oder -vergrößernde innere Vernetzung und mechanische Verklammerung in der Schicht erfolgt. Dabei darf die Dielektrizitätswirkung nicht verloren gehen. Daran kann sich eine mechanische Bearbeitung anschließen, derart, daß man von der Oberfläche so lange Harz bzw. Harz und keramischer Werkstoff vorzugsweise ohne wässerige Schleifzusätze, besonders vorteilhaft mit Schleifvliesen oder -bändern abschleift, bis die Spitzen des keramischen Werkstoffs ganz oder teilweise entfernt sind und eine Oberfläche entsteht, die einen Flächenanteil des keramischen Werkstoffs von mindestens 30% der geometrischen Oberfläche aufweist. Bevorzugte Flächenanteile an Mullit betragen 30-70%.
Eine besondere Ausführungsform weist folgende, aufeinanderfolgende Schritte auf:
  • a) In situ Schutz der fertiggestellten Schicht durch Einschweißung in Folie zur Verhinderung von Wassereintrag und Kontamination durch Fremdpartikel.
  • b) Aufheizen der Walze und gleichzeitiges Setzen unter Vakuum, 1-200 mbar abs, bevorzugt 1-20 mbar abs, besonders bevorzugt 1-5 mbar abs, bis ein stabiler (trockener) Zustand erreicht ist.
  • c) Tauchen in oder Beschichten (Träufeln) mit Elektroisolier- bzw. -imprägnierharz, bevorzugt besonders Vakuum-taugliche Polyesterimid- oder Epoxidharzaufbereitungen und deren Mischungen. Eine geeignet niedrige Viskosität kann durch Lösemittel oder Temperatur eingestellt werden.
  • d) Nach vollständiger Tauchung bzw. Beschichtung kann eine Beaufschlagung der Oberfläche mit Gas (Luft, Stickstoff) bei einem Druck, von 2 bis bevorzugt 20 bar abs, besonders bevorzugt 4 bis 7 bar abs erfolgen. Die überschüssige Harzmenge wird bevorzugt bei drehender Bewegung der Walze durch Abtropfen entfernt.
  • e) Aushärtung bzw. Polymerisation bei entsprechender harzspezifisch erhöhter Temperatur.
Durch diese Verfahrensweise wird eine gute, d. h. schwind- und blasenfreie (volumenneutrale) Infiltrierung der Schicht erreicht.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Fig. 1 bis 3 beispielhaft erläutert. Weiter wird ein Beispiel zur Funktionsweise offenbart. Eine Beschränkung in irgendeiner Weise ist dadurch nicht beabsichtigt.
Es zeigt:
Fig. 1 ein schematisches Verfahrensfließbild des erfindungsgemäßen Vakuuminfiltrierungsverfahrens;
Fig. 2 ein Verfahren zur Aufbringung einer Plasmaspritzschicht sowie eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand einer perspektivisch dargestellten Walze;
Fig. 3 einen dreidimensionalen Ausschnitt aus einer erhaltenen, beschichteten Walzenoberfläche.
Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Walze 14 mit einem hohlzylindrischen Grundkörper 1, der um seine Längsachse rotiert (Pfeil 7). Die Oberfläche 2 des Grundkörpers 1 ist sandgestrahlt und weist eine Rauhigkeit 6 (Detail "X") entsprechend Rz gemäß DIN 4768 von 20-50 µm auf. In der Fig. 1 ist das Vakuuminfiltrierungsverfahren schematisch dargestellt: In einer Vakuumkammer 15 ist eine Walze mit einem hohlzylindrischen Grundkörper 1 auf Lagern 16 drehbar angeordnet. Die Kammer 15 hat einen Eingang 17 und einen Ausgang 18 zur Zuführung bzw. Ableitung des polymerisierbaren Kunstharzes 19, das aus einem Vorratsbehälter 20 mittels Pumpen 21 der Kammer 15 zugeleitet werden kann. Die Evakuierung erfolgt mittels einer Vakuumpumpe 22, die auch über einen ersten Druckanzeiger 23 ansteuerbar sein kann. Über einen Kompressor 24, der über einen zweiten Druckanzeiger 25 ansteuerbar sein kann, kann die Kammer unter oder ohne Befüllung ("nachher") mit Harz mittels Gas (Luft, Stickstoff) unter Druck gesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann folgendermaßen durchgeführt werden:
  • a) Die plasmagespritzte Walze 14 wird in die Kammer 15 eingebaut.
  • b) Das Kunstharz 19 wird in die Kammer 15 eingelassen, bis die Walze 14 ganz oder teilweise bedeckt ist.
  • c) Die Walze 14 wird in Rotation versetzt, so daß ihre Oberfläche 2 vollständig mit dem Kunstharz 19 benetzt wird (Bei ganzer Bedeckung kann das entfallen).
  • d) Das Kunstharz 19 wird abgelassen, wobei durch die beibehaltene Rotation eine einigermaßen gleiche Schicht aus Kunstharz auf der Oberfläche erhalten wird.
  • e) Die Kammer wird unter Druck gesetzt, um das Harz in die Poren der Plasmaspritzschicht 9 (nicht maßstabsgetreu gezeichnet) zu drücken. (Dieser Schritt ist nicht unbedingt erforderlich, da das Harz auch über Kapillarkräfte in die Poren eindringt)
  • f) Anschließend oder gleichzeitig mit e) findet die Polymerisation statt, zu deren Start oder Beschleunigung auch Wärme mittels einer Heizung 26 zugeführt werden kann.
  • g) Anschließend wird die Walze ausgebaut und beschliffen, wie weiter unten noch ausgeführt wird.
Die Walze kann auch senkrecht in einer Kammer angeordnet sein. In so einem Fall muß die Kammer entsprechend hoch geflutet sein oder das Harz muß seitlich aufgespritzt werden, wie nachfolgend noch beispielhaft beschrieben.
In der Fig. 2 ist der Beschichtungsvorgang zur Aufbringung der Plasmaspritzschicht schematisch dargestellt: Mittels eines Plasmabrenners 5, der mit einer Vorschubeinrichtung 8 parallel zur Längsachse des rotierenden Grundkörpers 1 bewegt wird, wird keramische Pulver 3 aus einem Pulverdosierer 10 auf die sandgestrahlte Oberfläche 2 in einem Arbeitsgang aufgespritzt. Dabei wird die entstandene Schicht 9 über eine Kühleinrichtung 11 mittels aus der Flüssigphase entnommenen und so bei der Entspannung entstehendem feinkristallinem CO2 gekühlt. Anschließend wird die Umgebung der Schicht 9 im Beispiel auf 3 mbar abs evakuiert und beispielsweise mittels Düsen 12 mit einem polymerisierbaren Kunstharz, vorzugsweise einem hochviskosen Grundharz, das im Versuch aus ungesättigtem Polyesterimid und einem Reaktivverdünner Vinyltoluol bestand, infiltriert. Die Infiltration kann an Luft oder auch unter Vakuum wie vorstehend beschrieben durchgeführt werden, wobei das Vakuumverfahren den Vorteil hat, daß in den Poren der Plasmaspritzschicht keine störenden Gasblasen eingeschlossen werden. Anschließend fand eine Beaufschlagung mit einem Gasdruck von 6 bar abs statt. Nach dem Beschleifen der so entstandenen Oberfläche erhält man die in Fig. 3 gezeigte Schicht 4, die mindestens 0,1 mm dick ist. Günstige Dickenmaße bewegen sich im Bereich von 0,5 bis 2 mm. Beim Beschleifen der Infiltrationsschicht wird die Schicht 9, teilweise freigelegt, so daß die fertige Schicht 4 einen Oberflächenanteil an keramischem Werkstoff 13 von wenigstens 30% der geometrischen Oberfläche hat.
Das Beschleifen erfolgt besonders gut mit gut schneidenden Schneidkörpern aus SiC auf Schleifbändern, wobei die Schneidgeschwindigkeit so gewählt wird, daß kein Verschmieren oder Verbrennen des Kunstharzes stattfindet.
Eine so hergestellte Walze mit einer Mullitschicht von 1,2 mm wurde rotierend einer typischen Koronaentladung (z. B. 5 kV) ausgesetzt, wobei der Walzenkörper keiner Zwangskühlung unterworfen wurde.
Bei der Erhitzung auf 120°C zeigte sich kein Durchschlag. Die Walze wurde anschließend mit Luft sehr schnell abgekühlt. Diese Vorgänge wurden 10-mal wiederholt, ohne daß sich ein Durchschlag zeigte.
Gegenbeispiel
Eine ebenfalls mit reinem Aluminiumoxid beschichtete Walze, bei der die Schichtdicke auch 1,2 mm betrug, wurde mit einem handelsüblichen, lösemittelhaltigen Polyurethanversiegler eingesprüht. Nach 10 Minuten erfolgte bereits ein Durchschlag.

Claims (16)

1. Walze, aufweisend einen zylindrischen Grundkörper (1), auf dem mindestens eine Schicht aus einem dielektrischen Werkstoff aufgebracht ist, wobei die mindestens eine Schicht (9) im wesentlichen einen elektrisch isolierenden keramischen Werkstoff (3) enthält, ein- oder mehrlagig und mindestens 0,1 mm dick ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Schicht (9) bis zu einer Tiefe von wenigstens 20% der Schichtdicke (9) mit einem polymerisierbaren Kunstharz infiltriert ist.
2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Grundkörper aus Metall oder aus faserverstärktem Kunststoff oder einem Metall und einer Auflage aus elektrisch nicht leitendem Kunststoff- Faserverbund besteht.
3. Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht im wesentlichen aus einem elektrisch isolierenden keramischen Werkstoff, bevorzugt aus Aluminiumoxid oder aus Mullit, besteht.
4. Walze nach Anspruch 3, wobei die Schicht (9) mit einem Elektroisolierharz infiltriert und weitgehend volumenneutral verschlossen ist (4).
5. Walze nach Anspruch 4, wobei die Schicht (9) ganz oder teilweise (4, 13) von Elektroisolierharz bedeckt ist.
6. Walze nach Anspruch 2 bis 5, wobei die äußere Oberfläche der infiltrierten Schicht (4) einen Traganteil (13) von mindestens 30% der geometrischen Oberfläche hat.
7. Verfahren zur Herstellung von Walzen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 bei dem man auf die äußere Oberfläche (2) eines zylindrischen Grundkörpers (1) eine Schicht (9) aus elektrisch isolierendem keramischem Werkstoff (3) mittels Plasmaspritzen in einer Schichtdicke von mindestens 0,1 mm aufbringt, dadurch gekennzeichnet, daß man die äußere Schicht der beschichteten Walze (1) im Vakuum mit einem polymerisierbaren Kunstharz infiltriert (4).
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei man das polymerisierbare Kunstharz unter Vakuum bei einem Druck aus dem Bereich von 1-200 mbar abs., bevorzugt 1-­ 20 mbar abs. und besonders bevorzugt 1-5 mbar abs., einbringt.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Druck, bei dem die Infiltration stattfindet, der Summe der Dampfdrücke der Komponenten des zur Infiltration verwendeten Kunstharzsystems entspricht.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, bei dem man eine Schichtdicke größer gleich 0,5 mm und kleiner gleich 1,5 mm erzeugt.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, wobei man die Schicht (9) mit einem Elektroisolierharzsystem, vorzugsweise mit einem Polyesterimid oder Epoxidharz, möglichst volumenneutral und tief, zu wenigstens 20% über die Schichtdicke gemessen, infiltriert (4).
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, wobei nach der Vakuuminfiltrierung eine zusätzliche Druckbeaufschlagung von 2 bis 10 bar abs mittel Gas erfolgt.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 12, wobei eine Polymerisation und/oder Aushärtung des polymerisierbaren Kunstharzes unter Erwärmung oder UV-Bestrahlung vorgenommen wird.
14. Walze, erhältlich nach einem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 12.
15. Verwendung von polymerisierbaren Kunstharzen zur Beschichtung von Walzen, die eine Plasmaspritzschicht aufweisen.
16. Verwendung nach Anspruch 15, wobei das polymerisierbare Kunstharz ein Elektroisolierharz ist.
DE1999157644 1999-11-30 1999-11-30 Korona-Walze mit verbesserter Imprägnierung Expired - Fee Related DE19957644C2 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1999157644 DE19957644C2 (de) 1999-11-30 1999-11-30 Korona-Walze mit verbesserter Imprägnierung
PCT/EP2000/011945 WO2001040544A1 (de) 1999-11-30 2000-11-29 Formkörper mit imprägnierter schutzschicht

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1999157644 DE19957644C2 (de) 1999-11-30 1999-11-30 Korona-Walze mit verbesserter Imprägnierung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19957644A1 true DE19957644A1 (de) 2001-06-28
DE19957644C2 DE19957644C2 (de) 2002-09-12

Family

ID=7930889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1999157644 Expired - Fee Related DE19957644C2 (de) 1999-11-30 1999-11-30 Korona-Walze mit verbesserter Imprägnierung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19957644C2 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008016851A1 (de) 2008-04-02 2009-10-15 Coatec Gesellschaft für Oberflächenveredelung mbH Koronawalze mit zylindrischem Grundkörper und einem dielektrischen Walzenbezug sowie Verfahren zum Herstellen einer solchen Koronawalze
WO2011076347A1 (de) * 2009-12-23 2011-06-30 Daimler Ag Verfahren zum beschichten einer oberfläche und kraftwagenbauteil
US20160153080A1 (en) * 2014-12-01 2016-06-02 Inometa Gmbh & Co. Kg Method for producing a coated component and a coated component
EP2989338B1 (de) * 2013-04-25 2018-09-12 Coatec GmbH Lagerring und verfahren zum aufbringen einer elektrisch isolierenden beschichtung
EP3453778A1 (de) * 2017-09-08 2019-03-13 United Technologies Corporation Segmentierte keramische beschichtungen und verfahren

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2846474C2 (de) * 1977-10-25 1990-08-09 Dennison Mfg. Co., Framingham, Mass., Us
DE4418517C1 (de) * 1994-05-27 1995-07-20 Difk Deutsches Inst Fuer Feuer Verfahren zum Herstellen einer Verschließschicht und ihre Verwendung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2846474C2 (de) * 1977-10-25 1990-08-09 Dennison Mfg. Co., Framingham, Mass., Us
DE4418517C1 (de) * 1994-05-27 1995-07-20 Difk Deutsches Inst Fuer Feuer Verfahren zum Herstellen einer Verschließschicht und ihre Verwendung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RÖMPP Lexikon Chemie, 10. Aufl. 1997, Stichworte Imprägnier-Harze und Imprägnierung *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008016851A1 (de) 2008-04-02 2009-10-15 Coatec Gesellschaft für Oberflächenveredelung mbH Koronawalze mit zylindrischem Grundkörper und einem dielektrischen Walzenbezug sowie Verfahren zum Herstellen einer solchen Koronawalze
WO2011076347A1 (de) * 2009-12-23 2011-06-30 Daimler Ag Verfahren zum beschichten einer oberfläche und kraftwagenbauteil
EP2989338B1 (de) * 2013-04-25 2018-09-12 Coatec GmbH Lagerring und verfahren zum aufbringen einer elektrisch isolierenden beschichtung
US20160153080A1 (en) * 2014-12-01 2016-06-02 Inometa Gmbh & Co. Kg Method for producing a coated component and a coated component
EP3453778A1 (de) * 2017-09-08 2019-03-13 United Technologies Corporation Segmentierte keramische beschichtungen und verfahren

Also Published As

Publication number Publication date
DE19957644C2 (de) 2002-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3827629A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur oberflaechenvorbehandlung von ein- oder mehrschichtigem formmaterial mittels einer elektrischen koronaentladung
DE3136283C1 (de) Verfahren zum Metallisieren kohlefaserverstaerkter Kunststoffteile
DE3316348C2 (de) Verfahren zum Beschichten eines Werkstückes
DE19957644C2 (de) Korona-Walze mit verbesserter Imprägnierung
EP0737133A1 (de) Thermisches auftragsverfahren für hydrophile schichten auf hydrophoben substraten und verwendung so beschichteter substrate als trägerkörper für offsetdruckplatten
DE2446250A1 (de) Verfahren zum herstellen eines festhaftenden organischen ueberzuges auf einem metallischen substrat
DE2227751A1 (de) Elektrischer kondensator
WO2001040544A1 (de) Formkörper mit imprägnierter schutzschicht
DE19610015A1 (de) Thermisches Auftragsverfahren für dünne keramische Schichten und Vorrichtung zum Auftragen
EP0023238B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von lackisolierten Wickeldrähten, insbesondere Starkdrähten
DE10029917A1 (de) Formkörper mit imprägnierter Schutzschicht
WO2011064268A1 (de) Verfahren zur oberflächenbehandlung eines substrats und vorrichtung zur durchführung des verfahrens
EP0546367B1 (de) Verfahren zur Plasmabehandlung einer Werkstückoberfläche, Vakuumbehandlungsanlage zu dessen Ausführung und Verwendung des Verfahrens bzw. der Anlage und lackierter, vorgängig plasmabehandelter Kunststoffteil
CA2365039A1 (en) Multilayer film and process for producing the same
EP0282540B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum metallisieren von folienoberflächen
EP0079007B1 (de) Verfahren zum Versiegeln einer porösen Beschichtung
EP0647961A1 (de) Vorrichtung zum Beschichten von langgestreckten biegsamen Erzeugnissen
EP1057535A1 (de) Gerät zum Aufbringen einer Masse in Flüssigform auf eine Fläche und Verwendung des Gerätes
DD137196B1 (de) Verfahren zur elektrostatischen beschichtung von werkstuecken aus isolierstoff
WO1996025243A1 (de) Verfahren zur herstellung eines schichtsystems auf substraten und das mit diesem verfahren hergestellte schichtsystem
DE3513892A1 (de) Cr(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)o(pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts)-schutzschicht und verfahren zu deren herstellung
DE3935476C2 (de)
DE2251954A1 (de) Einrichtung zum aufdampfen von polymerfilmen auf einen metalltraeger
DE102014112451B3 (de) Verfahren zum Behandeln einer Poren aufweisenden keramischen Schutzschicht, mit welcher ein Substrat versehen ist
EP0176862B1 (de) Elektrostatische Spritzeinrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee