DE29980220U1

DE29980220U1 - Beschichtungsstab

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Publication number: DE29980220U1
Application number: DE29980220U
Authority: DE
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1998-11-09
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2001-09-27
Anticipated expiration: 2009-11-06
Also published as: WO2000028142A8; FI982424A0; FI104103B1; WO2000028142A1; FI104103B; FI982424A; AU1273500A

Description

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TIEDTKE - BÜHLING - KINNE & PARTNER(GbR)

TBK-Patent POB 20 19 18 80019 München

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Harro Tiedtke Dipl.-Ing. Reinhard Kinne Dipl.-Ing. Hans-Bernd Pellmann Dipl.-Ing. Klaus Grams Dipl.-Ing. Aurel Vollnhals Dipl.-Ing. Thomas J.A. Leson Dipl.-Ing. Dr. Georgi Chivarov Dipl.-Ing. Matthias Grill Dipl.-Ing. Hans-Ludwig Trösch Dipl.-Ing. Alexander Kühn Dipl.-Chem. Dr. Andreas Oser Dipl.-Ing. Rainer Böckelen Dipl.-Ing. Stefan Klingele Dipl.-Chem. Stefan Bühling Dipl.-Ing. Ronald Roth

8.Mai 2001

case:

DE 30241 FI982424/SK

METSO PAPER, INC.

FIN-00130 Helsinki, Finnland

BESCHICHTUNGSSTAB

Deutsche Bank München Kto. 2861060 BLZ 700 70010 Telefon: +49 89 544690

Dresdner Bank München·*"Kto."3§39 84V. .BLZ 7&iacgr;&Lgr;.8&Ogr;&bgr;&Oacgr;&thgr; .". .··..**..··. : : Tilefax (G3): +49 89 532611

Postbank München: &<&Ggr;07043 80&Lgr;* *BLZ 70CC100*8X1 : : .*.':: : : Telefax (G3+G4): +49 89 5329095

DaMchi-Kangyo Bank München:. Ktd^l04233Q07 BtZ 300*207ÜCr ·..· .*....*..·..· *..· EiVail: postoffice@tbk-patent.de

Sanwa Bank Düsseldorf Kto. 500 047 BLZ 301 307 00 Internet: http://www.tbk-patent.de

Hj Bavariaring 4-6, 80336 München

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Beschichtungsstab für einen Stabbeschichter, der beim Beschichten von Papier oder Pappe verwendet wird, und insbesondere einen Beschichtungsstab, der für ein Oberflächenleimen, Pigmentieren und Filmbeschichten geeignet ist.

Stabbeschichter werden zum Beschichten von Papier, Pappe oder einem beweglichen Grundkörper mit einem erwünschten Beschichtungsmittel verwendet, wobei der Beschichter einen umlaufenden Beschichtungsstab aufweist, der an dem sich bewegenden Grundelement ruht, sich quer zu der Maschinenbreite erstreckt, an einem Gestell im Wesentlichen über seine gesamte Länge gestützt ist und eingesetzt werden muss, um ein Beschichtungsmittel auf dem sich bewegenden Grundelement zu verteilen und zu glätten, wobei das Beschichtungsmittel in die Beschichtungsvorrichtung vor dem Beschichtungsstab unter Betrachtung in der Laufrichtung des sich bewegenden Grundelements eingeleitet worden ist. Das Material der Beschichtungsstäbe ist häufig Stahl, der mit einer Chromplattierung beschichtet worden ist, um seine Lebensdauer zu erhöhen. Insbesondere die beim Oberflächenleimen verwendete Seite eines Stabes ist entweder mit Nuten versehen oder an dem Stab ist ein Stahldraht gewickelt worden, der eine den Nuten an der Seite des Stabes ähnliche Lösung bildet. Mittels der Tiefe der Nuten ist es möglich, die Dicke des Leimfilmes zu bestimmen, der auf das zu beschichtende Grundelement beim Oberflächenleimen aufzubringen ist. Jedoch besteht ein Problem bei den mit Nuten versehenen Stäben darin, dass sie sehr schnell verschleißen, und ein Pigmentieren hat sich als unökonomisch mit diesen Stäben erwiesen, da der Trockengehalt der zum Pigmentieren verwendeten Paste hoch ist und dies zu einem übermäßigen Verschleiß der Stäbe führt. Metallstäbe und insbesondere Stahlstäbe verschleißen intensiv beim Pigmentieren, wobei aus diesem Grund

eine Suche nach Ersatzmaterialien für dieses Metall begonnen wurde. Wenn der Durchmesser des Stabes zunimmt, wird ein erhöhter Verschleißwiderstand erreicht, jedoch besteht in dem Fall von Metallstäben ein Problem im Hinblick auf das erhöhte Gewicht des Stabes. Dies führt zu Problemen bei der Handhabung und dem Aufbau und der Anteil der Materialkosten wird höher. Aus einem keramischen Material hergestellte Stäbe sind erheblich länger haltbar und haben gelegentlich auch ein geringeres Gewicht, jedoch sind sie auch viel teuerer und ihre Herstellung und Bearbeitung zu einer angemessenen Seitenglätte und zu einer angemessenen Toleranzgenauigkeit sind problematisch. Eine grobe Fläche des Stabes erfordert ein Polieren vor der Anwendung, wobei in diesem Zusammenhang darüber hinaus erhebliche Kosten in der Stufe des Finishing auftreten.

In dem Patent FI 93 858 ist ein mit einem großen Durchmesser und mit Nuten versehener, vorzugsweise röhrenartiger Beschichtungsstab beschrieben, dessen Durchmesser zumindest 18 mm beträgt und dessen Material chromplattiertes Kupfer, Stahl oder dergleichen ist. In dem Patent FI 100 672 ist ein Rakelstab beschrieben, der insbesondere zum Bemessen von Beschichtungspasten auf aus Papier oder Pappe bestehenden, sich bewegenden Bahnen oder auf Gummibeschichtungen an Walzen gedacht ist, wobei dieser Rakelstab zumindest in dem Bereich der Rakelfläche oder Messfläche aus Acrylglasfasern oder Kohlenstofffasern oder aus glasverstärkten oder kohlenstoffverstärkten Kunststofffasern besteht, oder in einem anderen Fall kann der gesamte Rakelstab aus Acrylglas gestaltet werden. Der Kern des Stabes kann auch aus Metall, Epoxidharz und Kohlenstofffasern, aus einem gesinterten Material oder Kunststoff bestehen und eine Glasbeschichtungslage ist auf den Kernabschnitt des Stabes aufgebracht worden. Eines der Probleme bei einem derartigen Stab ist der geringe Verschleißwiderstand, d. h., wenn die Matrix verschlissen ist, wird die Faser von der

Fläche getrennt, und es ist schwierig, eine angemessene Oberflächenqualität zu erzielen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Beschichtungsstab zu schaffen, dessen Aufbau ein geringeres Gewicht als bei den Stäben gemäß dem Stand der Technik vorsieht, der in Übereinstimmung mit dem Anwendungsfall einfach zu bearbeiten ist, der vorteilhaft herzustellen ist und einen ausgezeichneten Widerstand gegenüber Verschleiß und Korrosion hat. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung zu schaffen, durch die die Nachteile bei dem Stand der Technik vermieden werden und durch die eine beträchtliche Verbesserung insbesondere bei Beschichtungsstäben erzielt wird, die zum Oberflächenleimen, Pigmentieren und Filmbeschichten geeignet sind.

Der erfindungsgemäße Beschichtungsstab ist durch die Merkmale gekennzeichnet, die in den beigefügten Ansprüchen aufgeführt

sind.
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Es sollte beachtet werden, dass die vorstehend dargelegten Aufgaben und Ziele dadurch gelöst werden, dass ein Beschichtungsstab angewendet wird, der einen Verbundwerkstoffkörper aufweist, an dem eine Verschleißwiderstandsbeschichtung aufgebracht ist. Nachstehend ist die vorliegende Erfindung anhand von einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt eine axiale Schnittansicht und eine Querschnittsansicht von einem Beschichtungsstab.

Fig. 2 zeigt eine axiale Schnittansicht und eine Querschnittsansicht von einem hohlen Beschichtungsstab. 35

Fig. 3 zeigt eine axiale Schnittansicht und eine Querschnittsansicht von einem mit Nuten versehenen Beschichtungsstab.

Fig. 4 zeigt eine axiale Schnittansicht und eine Querschnittsansicht von einem mit einer Metallseite versehenen Beschichtungsstab.

Fig. 1 zeigte eine axiale Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Beschichtungsstabes 1 und eine Querschnittsansicht des Körpers des Stabes. Der Stab weist einen massiven Körper 11 aus einem Verbundwerkstoff aus faserverstärktem Kunststoff auf, auf dessen Seitenfläche 12 eine beständige Beschichtung elektrolytisch, autokatalytisch oder mittels Thermosprühen aufgebracht worden ist.

Fig. 2 zeigt eine ähnliche Darstellung eines Beschichtungsstabes 1 aus einem faserverstärkten Kunststoffverbundwerkstoff, wobei dieser Aufbau ein Hohlrohr aufweist. Auf dem hohlen röhrenartigen Körper 11 aus Kunststoffverbundwerkstoff ist eine beständige Seitenfläche 12 elektrolytisch, autokatalytisch oder mittels Thermosprühen aufgebracht worden.

Fig. 3 zeigt einen Beschichtungsstab 1, der mit einem Körper aus einem faserverstärkten Kunststoffverbundwerkstoff versehen ist, wobei der Körper 11 entweder massiv oder hohl sein kann und wobei an dem Körper 11 Nuten 13 durch ein Kohlenstofffaserband, Glasfaserband oder Metallprofilband vorbereitet worden sind, wobei die Bandwicklungen wahlweise mittels geformter Vorsprünge 14 miteinander im Eigriff stehen.

Fig. 4 zeigt einen faserverstärkten Beschichtungsstab 1 mit einem Körper aus einem Kunststoffverbundwerkstoff, wobei der Stab entweder hohl oder massiv sein kann und wobei an dem Stab eine glatte metallische Fläche mittels eines Metallbandes oder

Netzes oder Drahtes 15 erzielt worden ist, der oder das an dem Verbundwerkstoffkörper 11 gewickelt und geklebt worden ist.

Das Grundmaterial, d. h. der Kern des Beschichtungsstabes weist einen Körper aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff auf, der geeignet mittels Pultrusion, Extrusion oder einem Filamentwickelverfahren hergestellt wird. Der Stab kann entweder massiv oder hohl sein, wobei die Vorteile eines hohlen Stabes ein geringes Gewicht, eine Elastizität und günstige Kosten mit sich bringen. Geeignete Fasern sind Glasfasern, Kohlenstofffasern, Bohrfasern, Aramidfasern und synthetische Fasern oder Kombinationen aus diesen, wobei vorzuziehende Fasern Kohlenstofffasern und Glasfasern oder deren Kombinationen sind, so dass die erforderliche Verdrehfestigkeit erzielt wird. Als eine Matrix bei einem Verbundwerkstoffmaterial ist es möglich, herkömmliche Thermofixierkunststoffe (Duroplast), Epoxidharze, Vinylester- und Polyesterharze anzuwenden und am vorteilhaftesten sind Polyester- und Epoxidharze. Es ist ebenfalls möglich, an der Seitenfläche des Verbundwerkstoffkörpers Nuten vorzusehen, indem um den Körper eine Kohlenstofffaser, eine Glasfaser oder Metallgarn oder ein Metall- oder Profilband gewickelt wird, das an dem Grundkörper geklebt oder expoxidiert werden kann. Ein Garn- oder Drahtwickeln kann ebenfalls mit einem zweiten Wickeln mittels eines geformten Vorsprungs in Eingriff gebracht werden, der an der Querschnittsfläche des Garnes oder Drahtes oder Bandes vorgesehen ist. Es ist ebenfalls wahlweise möglich, an der Seitenfläche des Verbundwerkstoffkörpers eine Zwischenlage, d. h. einen Ankeraufbau vorzubereiten, um das Anhaften des obersten Beschichtungsmaterials insbesondere in den Fällen zu verbessern, bei denen Probleme beim Anhaften des obersten Beschichtungsmaterials bestehen. Der Ankeraufbau kann an der Seitenfläche des Verbundwerkstoffmaterials teilweise in dem Verbundwerkstoffaufbau oder vollständig in dem Verbundwerkstoffaufbau eingetaucht sehr nahe zu der Oberfläche

platziert werden. Der Ankeraufbau ist so vorbereitet, dass an der Verbundwerkstofffläche oder zwischen der Fläche ein Metalldraht, ein Metallband, ein Metallnetz, eine Metallfolie, Metallpulver, Metall-Kunststoff-Verbundwerkstoffe, Kunststoff-Keramik-Pulver fixiert wird / werden, oder es wird an dem Verbundwerkstoffstab eine Metallhülse vorbereitet, die das Anhaften von Keramik an der Seitenfläche der Zusammensetzung ermöglicht, oder, wenn der Ankeraufbau unterhalb der Oberfläche angeordnet wird. Auf einer Nutenausbildung, die an einer metallischen Zwischenlage oder an dem Verbundwerkstoffkörper oder an der Seitenfläche des Verbundwerkstoffkörpers aufgebracht worden ist, wird eine verschleißwiderstandsfähige Seitenfläche elektrolytisch, autokatalytisch, mittels Thermosprühen oder mittels physikalischer Dampfabscheidung (PVD) vorbereitet.

Geeignete Beschichtungsmaterialien umfassen Hartchrom, chemisches Nickel, Aluminiumoxid, Chromoxid, Titanoxid, Zirkoniumoxid oder Kombinationen aus diesen, Titannitrid, Titancarbonitrid, Titanaluminonitrid, Molybdänsulfid, eine diamantartige Beschichtung, Kombinationen aus diesen und Mehrlagenbeschichtungen. Insbesondere die Herstellung und das Anhaften einer Thermosprühbeschichtung an dem Verbundwerkstoffkörper kann so verbessert werden, dass ein Ankeraufbau an dem Verbundwerkstoffaufbau hergestellt wird. Eine Keramikbeschichtung kann an der Seitenfläche eines Verbundwerkstoffs durch ein Thermosprühen bei einer Temperatur von unterhalb 150⁰C aufgebracht werden, wobei in diesem Fall die Polymermatrix des Verbundwerkstoffs nicht in einem wesentlichen Maße schmilzt oder anderweitig beschädigt wird.

Der Aufbau eines erfindungsgemäßen Beschichtungsstabes hat ein sehr geringes Gewicht und ist leicht handzuhaben. Der Beschichtungsstab kann ohne weiteres profiliert werden, der Längsmodul des Grundstabes kann mittels der Ausrichtung und Quantität der Verstärkungsfasern eingestellt werden und gleicherweise ist es möglich, den Wärmeausdehnungskoeffizienten

Anlage vom 13. Juli 2001

Deut$che*$ 'Gfcbjralicttsjirmjstlr Nr.: 299 80 220.5

"* ' " ·" METSO PAPER, INC.

Titel: 'BESCHICHTUNGSSTAB' Unser Zeichen: DE 30241

des Grundstabes einzustellen. Die Kosten des erfindungsgemäßen Stabes sind ebenfalls günstig, seine Verschleißfestigkeit und Korrosionsfestigkeit ist gut und die zum Herstellen erforderlichen Materialien sind ohne weiteres erhältlich. Mit einer hohen Maßgenauigkeit und einer hohen Ausgleichgenauigkeit ist es möglich, Stäbe mit unterschiedlichen Durchmessern herzustellen.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Beschichtungsstab für einen Stabbeschichter, der beim Beschichten von Papier oder Pappe verwendet wird, und insbesondere einen Beschichtungsstab, der zum Oberflächenleimen, Pigmentieren und Filmbeschichten geeignet ist. Der erfindungsgemäße Beschichtungsstab weist den Körper aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff auf, an dessen Seitenfläche eine verschleißfeste Seitenfläche elektrolytisch, autokatalytisch oder mittels Thermosprühen oder mittels physikalischer Dampfabscheidung hergestellt worden ist.

Claims

1. Beschichtungsstab für eine Verwendung beim Beschichten von Papier oder Pappe, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab einen Körper aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff aufweist, an dessen Seitenfläche eine verschleißfeste Seitenfläche elektrolytisch, autokatalytisch, mittels Thermosprühen oder mittels physikalischem Dampfabscheiden (PVD) hergestellt worden ist.

2. Beschichtungsstab gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab einen Verbundwerkstoffkörper, eine an dem Körper vorbereitete Zwischenlage oder einen Ankeraufbau und eine gegenüber Verschleiß widerstandsfähige Lage aufweist, die an der Zwischenlage elektrolytisch, autokatalytisch, mittels Thermosprühen oder mittels physikalischem Dampfabscheiden (PVD) vorbereitet worden ist.

3. Beschichtungsstab gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff Duroplaste, vorzugsweise Epoxidharze, Vinylharze oder Polyesterharze aufweist.

4. Beschichtungsstab gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüber Verschleiß widerstandsfähige Beschichtung Hartchrom, Nickel, Aluminiumoxid, Chromoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Kombinationen aus diesen, Titannitrid, Titancarbonitrid, Titanaluminonitrid, Molybdänsulfid, eine diamantartige Beschichtung, Kombinationen aus diesen und Mehrlagenbeschichtungen aufweist.

5. Beschichtungsstab gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage einen Metalldraht, ein Metallband, ein Metallnetz, eine Metallfolie, Metallpulver, eine Metall- Kunststoff-Kombination, ein Kunststoff-Keramik-Pulver oder eine Metallhülse aufweist.

6. Beschichtungsstab gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Seitenfläche des Verbundwerkstoffkörpers Nuten vorhanden sind, die vorbereitet worden sind, indem an der Seitenfläche des Verbundwerkstoffkörpers ein Draht oder Garn oder Profilband gewickelt worden ist, wobei vorzugsweise das Band mit einem zweiten Band mittels eines geformten Vorsprungs in Eingriff gebracht worden ist.

7. Beschichtungsstab gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff mittels eines Pultrusionsverfahrens, Extrusionsverfahrens oder Filamentwickelverfahrens herstellbar ist, und die Seitenfläche als Außenfläche des Stabkörpers vorbereitet wird.

8. Beschichtungsstab gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab durch Vorbereiten einer Zwischenlage an dem Stabkörper herstellbar ist, wobei an dieser Lage die verschleißfeste Beschichtung aufgebracht wird.

9. Beschichtungsstab gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab durch Vorbereiten von Nuten an dem Stabkörper durch Umwickeln des Körpers mit einem Draht oder Garn oder Profilband und Aufbringen einer verschleißfesten Beschichtung an den Nuten herstellbar ist.