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Die Erfindung betrifft einen Abstreifer für flexible Materialbahnen, z. B. für Papierbahnen von einer Walze, z. B. von Presswalzen, wobei der Abstreifer parallel zur Achse der Walze angeordnet ist und mit einer Abstreiferkante auf der Oberfläche der sich drehenden Walze gleitend anliegt, wobei die Oberfläche des Abstreifers mindestens im Bereich seiner Abstreiferkante mit einer verschleißfesten Oberflächenbeschichtung versehen ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Abstreifers.
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Es ist bekannt, bei Transportwalzen, die flexible Bahnen fördern, Abstreifer vorzusehen um zu verhindern, dass die Materialbahn gegebenenfalls auch nur örtlich auf der Walze haften bleibt und auf die Transportwalze aufgewickelt wird. Des Weiteren soll das Verschmutzen der Walzenoberfläche verhindert werden. Solche Abstreifer sind einem erheblichen Verschleiß unterworfen, da sie permanent an der Walze streifen.
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Gehärtete Abstreifer aus Metall können die glatte Oberfläche der Walze beeinträchtigen und so zu erheblichen Schäden führen. Darüber hinaus führt das Härten zu erheblichen Spannungen in dem Abstreifer. Daher neigen gehärtete Abstreifer zum Verziehen, mit der Folge, dass die Abstreiferkante nicht gleichmäßig über die gesamte Länge der Walze auf dieser aufliegt. Insbesondere bei Presswalzen, z. B. aus Granit und Steinersatzwalzen, für die Papierherstellung leidet darunter die Qualität der Papieroberfläche erheblich.
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Aus der
DE-U-295 13 296 ist ein aus Metall bestehender Abstreifer bekannt, der mit einer Beschichtung versehen ist. Diese Abstreifer sind für manche Anwendungszwecke zu steif und liegen nicht über die ganze Länge der Walze, die mitunter eine Länge von 10 m und mehr aufweisen kann, mit gleichbleibendem und ausreichendem Druck auf dieser auf. Wird der Anpressdruck erhöht, so dass der Abstreifer mit Sicherheit über die ganze Länge der Walze mit ausreichendem Druck anliegt, dann erhöht sich auch der Verschleiß an der Walze und am Abstreifer.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Abstreifer der oben genannten Art so zu verbessern, dass bei geringem Verschleiß die Oberflächenqualität der mit dem Abstreifer zusammenwirkenden Walze über lange Zeit erhalten bleibt. Es soll auch der Verschleiß des Abstreifers gegenüber herkömmlichen Abstreifern reduziert werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass der Abstreifer einen aus faserverstärkter thermoplastischem Kunststoff bestehenden Grundkörper aufweist und die Oberflächenbeschichtung ein spritzfähiger Werkstoff ist.
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Da erfindungsgemäß im Bereich der Abstreiferkante und einem sich anschließenden kurzen Stück des Grundkörpers eine Oberflächenbeschichtung zum Schutz der Oberfläche vor Verschleiß (nachfolgend auch als Verschleiß-Schutzschicht bezeichnet) aufgebracht wird, wird der Verschleiß in diesem Bereich der Abstreiferkante wirksam verhindert. Weil der Grundkörper aus faserverstärktem thermoplastischem Kunststoff besteht, ist dieser relativ weich und kann problemlos an die Form der Walze angepasst werden. Daher wird die in der Regel spröde und sehr harte Verschleiß-Schutzschicht nicht auf Biegung beansprucht, so dass sie nicht bricht oder abplatzt, wenn die Abtreiferkante gegen die Walze gepresst wird.
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Die Verschleiß-Schutzschicht ist eine Oxid-Keramik, die zumeist durch Spritzen auf dem Grundkörper aufgebracht wird.
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Dadurch verbindet sie sich fest, d. h. unlösbar, mit dem Grundkörper. Dabei wird der thermoplastische Werkstoff des Grundkörpers nur wenig erwärmt, da die Masse des aufgespritzten Werkstoffs sehr klein ist. Zur Erzielung einer ausreichenden Verschleißfestigkeit können mehrere Schichten übereinander vorgesehen sein.
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Erfindungsgemäß besteht die Verschleiß-Schutzschicht aus einem oxidkeramischen Spritzwerkstoff. Derartige Werkstoffe werden in Pulverform bereitgestellt und nach dem Aufschmelzen auf den Grundkörper aufgetragen. Dies kann im Plasmaspritzverfahren, im Flammspritzverfahren oder im Hochgeschwindigkeitsspritz-Verfahren erfolgen. Beim Flammspritzen wird ein pulver- oder drahtförmiger Spritzzusatzwerkstoff in einer Brenngas-Sauerstoff-Flamme geschmolzen und mit Hilfe der expandierenden Verbrennungsgase und eines Zerstäubergases auf die vorbehandelte Oberfläche des Grundwerkstoffs geschleudert. Die Oberfläche des Grundkörpers wird hierbei nicht aufgeschmolzen.
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Beim Plasmaspritzverfahren wird der pulverförmige Spritzwerkstoff durch einen Plasmastrahl geschmolzen und auf die Oberfläche des Grundkörpers geschleudert. Vorzugsweise werden hierbei hochschmelzende Metalle, bzw. deren Oxide oder Karbide, verspritzt. Das Plasma wird durch einen im Gas oder Gasgemisch brennenden Lichtbogen erzeugt. Der Plasmastrahl besitzt eine hohe Energiedichte und wird durch die Spritzdüse gebündelt und beschleunigt. Durch diesen längeren stabilen Plasmastrahl werden die Turbulenzen im Plasmarandbereich unterdrückt, wodurch die Auftragsrate auf die Oberfläche erhöht werden kann.
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Beim Hochgeschwindigkeitsspritzverfahren wird der aufgeschmolzene Werkstoff mit sehr hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche des Grundkörpers aufgetragen, wodurch dem Entstehen von Poren entgegengewirkt wird.
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Die erfindungsgemäße Verschleiß-Schutzschicht besitzt eine homogene Struktur und muss, falls gewünscht, lediglich an ihrer Oberseite etwas geglättet werden. Da das aufgeschmolzene Keramikpulver zwar eine sehr hohe Temperatur im Bereich von mehreren Tausend Grad Celsius, jedoch eine vernachlässigbare Masse besitzt, wird beim Auftragen des Spritzwerkstoffs der aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehende Grundkörper nicht in Mitleidenschaft gezogen.
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Erfindungsgemäß haben sich als geeignete oxidkeramische Spritzwerkstoffe Aluminiumoxid (Al2O3), Zirkonoxid (Zr2O3), Titanoxid (TiO2), Yttriumoxid (Y2O3), Kalziumoxid (CaO), Wolframcarbid (W2C, WC) oder Chromoxid (Cr2O3) herausgestellt.
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Dabei kann der Spritzwerkstoff aus diesen Werkstoffen bestehen oder diese Werkstoffe enthalten, wobei auch Mischungen dieser Stoffe denkbar sind. Aluminiumoxid hat den Vorteil, dass es eine gute Beständigkeit gegen Abrasion, einen geringen Gleitverschleiß und eine geringe Reibung aufweist. Außerdem ist Aluminiumoxid nicht leitend. Aluminiumoxid ist ferner beständig gegen viele Säuren und Laugen.
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Chromoxid besitzt eine harte, dichte Schicht mit hohem Verschleiß- und Korrosionswiderstand. Es ist beständig gegen Säuren und Laugen.
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Zirkonoxid ist ebenfalls verschleißbeständig und kratzfest. Es besitzt einen hohen Widerstand gegen Metallschmelzen und Partikelerosion.
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Wolframcarbid hat eine mit Diamant vergleichbare Härte. Es ist außerdem schwach leitend. Bei Mischungen können die obigen Merkmale in Grenzen miteinander kombiniert werden.
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Bei einem erfindungsgemäßen Beispiel weist die Verschleiß-Schutzschicht eine Dicke von 10 μm bis 400 μm, insbesondere von 20 μm bis 200 μm, und bevorzugt von 30 μm bis 50 μm auf. Je nach Anforderung an die Flexibilität und Größe des Abstreifers kann die Schichtdicke frei gewählt werden. Aufgrund des durch Aufspritzen schichtweise hergestellten Aufbaus ist die Auflage über ihre Gesamtdicke gleichermaßen homogen.
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Das Aufbringen eines spritzfähigen Werkstoffes mittels eines Flammspritz- oder eines Plasmaspritzverfahrens hat zum Einen den wesentlichen Vorteil, dass die Oberflächenbeschichtung fest mit dem Grundkörper verbunden ist, zum Anderen, dass die Oberflächenbeschichtung über ihre gesamte Dicke homogen und porenfrei ist. Daher ist gewährleistet, dass die Oberfläche der Walze von der erfindungsgemäß beschichteten Abstreiferkante stets gleichmäßig abgerakelt wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung.
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Es zeigen:
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1 einen vereinfacht dargestellten durch eine Walzenanordnung mit einem erfindungsgemäßen Abstreifer 3 und
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2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abstreifers 3.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Über eine Walze 1, bspw. eine Presswalze, die z. B. aus Metall oder aus Granit besteht, wird eine Materialbahn 2 geführt, wie sich aus der 1 ergibt.
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Die Materialbahn kann ein Vorläuferprodukt von Papier sein, die mit Hilfe der Presswalze 1 und den Gegenwalzen 1a, und 1b gepresst und verdichtet oder kalandriert wird.
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Wenn die Materialbahn 2 reißen sollte, dann muss verhindert werden, dass sich die Materialbahn 2 auf der Walze 1 aufwickelt oder dass sich während des regulären Betriebs Schmutz auf der Walze 1 ansammelt. Zu diesem Zweck ist parallel zu einer Dreh-Achse der Walze 1 ein Abstreifer 3 vorgesehen. Der Abstreifer 3 liegt mit seiner Abstreiferkante 4 auf der Oberfläche 5 der Walze 1 an. Im Bereich der Abstreiferkante 4 ist der Abstreifer 3 abgeschrägt. Dabei haben sich Winkel zwischen 20° und 45° bewährt.
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Der erfindungsgemäße Abstreifer 3 besitzt einen aus faserverstärktem thermoplastischem Kunststoff bestehenden Grundkörper 7. Der thermoplastische Kunststoff wird durch die Zugabe von Fasern aus Glas, Kohle, Basalt verstärkt. Dabei können Fasern oder Filamente geeigneter Länge eingesetzt werden. Auch Mischungen der oben genannten Fasern sind möglich, um die vorteilhaften Eigenschaften verschiedener Fasern zu kombinieren.
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Auf der von der Materialbahn 2 abgewandten Seite des Grundkörpers 7 ist eine erfindungsgemäße Verschleiß-Schutzschicht 6 im Bereich der Abstreiferkante 4 vorgesehen. Die Verschleiß-Schutzschicht 6 erstreckt sich über die gesamte Länge des Abstreifers 3; in den meisten Fällen ist es ausreichen, wenn die Verschleiß-Schutzschicht 6 eine Breite von etwa 2 bis 4 cm hat.
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Die Verschleiß-Schutzschicht 6 kann auch auf der Walze 1 zugewandten Seite des Grundkörpers 7 aufgebracht sein.
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Die Verschleiß-Schutzschicht 6 besteht vorzugsweise aus Oxid-Keramik, z. B. Wolframcarbid und wird durch einen (thermischen) Spritzvorgang aufgebracht. Dazu wird das Spritzpulver bei einer hohen Temperatur von ca. 4700°C geschmolzen und mit sehr hoher Geschwindigkeit auf die zu beschichtende Oberfläche des Grundkörpers 7 geschossen. Durch die hohe kinetische Energie verschweißen die auftretenden Teilchen zum größten Teil mit dem Grundkörper 7, so dass eine besonders dichte und fest haftende Schicht entsteht. Mit jedem Spritzvorgang wird eine Schicht mit einer Dicke von etwa 0,01 bis 0,015 mm aufgetragen. Angestrebt wird eine Schichtdicke von etwa 0,08 mm, so dass in der Regel etwa acht Beschichtungsvorgänge durchgeführt werden.
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Bei entsprechender Kühlung oder durch einen gewissen zeitlichen Abstand zwischen den Spritzvorgängen bleibt die Temperatur des zu beschichtenden Grundkörpers 7 unter 80°C, so dass der aus thermoplastischem Kunststoff bestehende Grundkörper nicht in seiner Stabilität beeinträchtig wird. Um ein Einwandern oder gar Unterwandern der Oberflächenbeschichtung 6 durch aggressive Medien sicher zu verhindern, können die Poren der Oberflächenbeschichtung 6 versiegelt sein.
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Besonders vorteilhaft kann die Versiegelung durch einen Zweikomponenten-Epoxidharzlack erfolgen, so dass neben einer guten Korrosionsfestigkeit auch eine hohe Standzeit des Abstreifers 3 ohne Beschädigung der Oberfläche 5 der Walze 1 erreicht wird.
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In der 2 ist ein erfindungsgemäßer Abstreifer 3 stark vergrößert und nicht maßstäblich dargestellt. Wie sich aus der 2 ergibt, ist die Abstreiferkante 4 nicht unbedingt als ”scharfe”, schneidenartige Kante ausgebildet. Vielmehr wird oft die Kante zwischen der abgeschrägten Fläche und der Seite, die der Walze 1 zugewandt ist, gebrochen. In der 2 ist das die Unterseite des Abstreifers 3.
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Die erfindungsgemäße Verschleiß-Schutzschicht 6 wird bevorzugt in einem Bereich aufgetragen, der die abgeschrägte Fläche und die der Walze 1 abgewandte Seite umfasst. In der 2 ist die der Walze 1 abgewandte Seite die Oberseite des Abstreifers 3.
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Optional kann auch die der Walze 1 zugewandte Seite mit der erfindungsgemäße Verschleiß-Schutzschicht 6 versehen werden. In der 2 ist das die Unterseite des Abstreifers 3.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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