DE4123326C2

DE4123326C2 - Doctor blade shaft for coating and coating systems as well as for glue and film presses

Info

Publication number: DE4123326C2
Application number: DE19914123326
Authority: DE
Inventors: Horst Sprenger
Original assignee: Horst Sprenger GmbH
Current assignee: Horst Sprenger GmbH
Priority date: 1991-07-15
Filing date: 1991-07-15
Publication date: 1994-11-17
Anticipated expiration: 2011-07-16
Also published as: DE4123326A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Rakelwellen für Streich- und Beschichtungsanlagen sowie für Leim- und Filmpressen mit einer Länge von etwa 0,5 m bis 10 m bei einem Wellendurchmesser von etwa 8 bis 12 mm mit glatter, drahtumwickelter oder schraubenlinienförmig profilierter Oberfläche bei einer Rillentiefe von etwa 0,02 bis 0,14 mm aus rostfreiem Stahl. Derartige Rakelwellen sind beispielsweise aus der DE 39 37 749 A1 bekannt.The invention relates to doctor blades for coating and Coating systems as well as for glue and film presses with one Length of about 0.5 m to 10 m with a shaft diameter of about 8 to 12 mm with a smooth, wire-wrapped or helically profiled surface with a Groove depth of about 0.02 to 0.14 mm made of stainless steel. Such doctor blades are for example from the DE 39 37 749 A1 known.

Rakelwellen mit glatter, drahtumwickelter oder profilierter Oberfläche werden insbesondere in der Papierindustrie benötigt, sie sind einem hohen Verschleiß ausgesetzt und werden üblicherweise mit durch Hartverchromen aufgebrachten Verschleißschichten versehen. Es wurden auch bereits Stahlstangen mit Oxidkeramiken beschichtet und anschließend profiliert.Doctor blades with smooth, wire-wound or profiled Surface are needed especially in the paper industry, they are subject to high wear and tear usually with hard chrome plating Wear layers. There have also been Steel bars coated with oxide ceramics and then profiled.

Aus der JP 62-266158 A ist es auch bekannt, Rakelmesser aus ZrO2-Oxidkeramik durch Bedampfen mit Metallen, wie T, Zr, Hf, V, Nb im Vakuum mit einer Schicht aus Nitriden, Carbiden bzw. Carbonitriden dieser Metalle zu beschichten.From JP 62-266158 A it is also known to use doctor blades ZrO2 oxide ceramics by vapor deposition with metals such as T, Zr, Hf, V, Nb in vacuum with a layer of nitrides, carbides or Coating carbonitrides of these metals.

Bei ständig steigenden Anforderungen an Qualität und Lebensdauer und Wirtschaftlichkeit von Rakelwellen aus Stahl liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, auch Rakelwellen der gattungsgemäßen Art, die praktisch lange dünne Stangen sind, an die sehr hohe Anforderungen bezüglich Genauigkeit gestellt werden, mit verbesserter Verschleißschicht zur Erhöhung der Lebensdauer auszustatten.With constantly increasing demands on quality and Lifespan and economy of steel doctor blades is the object of the invention, the doctor blade waves generic type, which are practically long thin rods which place very high demands on accuracy be, with improved wear layer to increase the Equip life.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch Ausstattung der gattungsgemäßen Rakelwellen mit einer Oberflächenbeschichtung aus Nitriden oder Carbiden oder Carbonitriden von Chrom, Titan, Bor, Wolfram, Hafnium, Molybdän, Vanadium, Zirkon, Niob und/oder Tantal einer Dicke von etwa 4 bis 12 µ, vorzugsweise 5 bis 8 µ erreicht. Nicht nur die Korrosionsfestigkeit derartiger Rakelwellen wird mit der erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtung verbessert, sondern insbesondere auch die Verschleißfestigkeit erhöht und damit die Lebensdauer gegenüber üblichen hartverchromten Rakelwellen um ein Mehrfaches gesteigert. Bevorzugt wird die Oberflächenbeschichtung im PVD-Verfahren aufgebracht. PVD steht hier für physikalische Abscheidung aus der Dampfphase, d. h. die Oberflächenbeschichtung wird in einem Vakuumverfahren durch Aufdampfen erzielt. Die eigentlichen Hartstoffe werden dabei erst während der Beschichtung, also direkt beim Aufbringen aus Metallanteilen und Gasen, wie zum Beispiel Stickstoff oder Kohlenstoff, erzeugt. Beim PVD-Verfahren wird der Metalldampf direkt erzeugt und reagiert auf dem Bauteil, d. h. auf der Oberfläche der Rakelwelle mit dem Gas zum Hartstoff, wie beispielsweise Chromnitrid oder Titannitrid. Das PVD-Verfahren ermöglicht das Abscheiden dieser Hartstoffe bei Temperaturen zwischen 200°C und 650°C. Für die erfindungsgemäßen Rakelwellen ist wesentlich, daß das PVD-Verfahren bei möglichst niedrigen Temperaturen durchgeführt wird. Dadurch kann die Oberflächenbeschichtung auch auf bereits vergüteten Stählen ohne Härteverlust und Verzug erzeugt werden. Die üblichen Beschichtungsstoffe, d. h. Hartstoffe, sind hierbei neben Metallboriden, -carbiden, -nitriden, -oxiden, -siliciden der Elemente der 4. bis 6. Nebengruppe des Periodensystems, nämlich Titan, Zirkon, Hafnium bzw. Vanadium, Niob, Tantal bzw. Chrom, Molybdän, Wolfram einzeln oder in Kombinationen. Von besonderem Interesse sind hierbei die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Beschichtungsstoffe.According to the invention, this object is achieved by equipping the Generic doctor blades with a surface coating from nitrides or carbides or carbonitrides of chromium, titanium, Boron, tungsten, hafnium, molybdenum, vanadium, zircon, niobium and / or tantalum with a thickness of approximately 4 to 12 μm, preferably 5 reached up to 8 µ. Not just the corrosion resistance of such Doctor blade waves are made with the invention Surface coating improved, but in particular also increases wear resistance and thus the service life compared to conventional hard chrome-plated squeegee shafts Increased several times. The is preferred Surface coating applied using the PVD process. PVD stands here for physical vapor phase deposition, d. H. the Surface coating is carried out in a vacuum process Evaporation achieved. The actual hard materials are thereby only during the coating, i.e. directly during application Metal fractions and gases, such as nitrogen or Carbon. Metal vapor is used in the PVD process directly generated and reacted on the component, d. H. on the Surface of the squeegee shaft with the gas to the hard material, like for example chromium nitride or titanium nitride. The PVD process enables the separation of these hard materials at temperatures between 200 ° C and 650 ° C. For the invention Doctor blade waves is essential that the PVD process is as possible low temperatures is carried out. This allows the Surface coating also on tempered steels can be generated without loss of hardness and distortion. The usual Coating materials, d. H. Hard materials are next to this Metal borides, carbides, nitrides, oxides, silicides of Elements of the 4th to 6th subgroup of the periodic table, namely Titanium, zirconium, hafnium or vanadium, niobium, tantalum or chromium, Molybdenum, tungsten individually or in combinations. Of special Interest is here in the characterizing part of claim 1 listed coating materials.

Für Beschichtung mit dem PVD-Verfahren für die erfindungsgemäß ausgestatteten Rakelwellen kommen grundsätzlich alle bekannten PVD-Verfahren in Frage, vorzugsweise jedoch das Ionenplattieren, wie insbesondere das Arc-Ionplating-Verfahren, das Electron-Beam-Ionplating-Verfahren, das Sputter-Verfahren und das Are-Ion-Plation-Verfahren. For coating with the PVD process for the invention equipped doctor blade waves basically come all known PVD method in question, but preferably ion plating, such as in particular the arc ion plating process, the Electron beam ion plating, the sputtering process and the are ion plation process.

Rakelwellen der gattungsgemäßen Art, wie sie insbesondere in der Papierindustrie eingesetzt werden, wofür auch die angegebenen Abmessungen im wesentlichen geeignet sind und benötigt werden, sind mit diesen oder auch anderen Abmessungen für andere Bereiche der Beschichtung einsetzbar. Üblicherweise werden Rakelwellen aus rostfreiem Stahl entweder mit glatter Oberfläche, drahtumwickelter oder profilierter Oberfläche hergestellt. Die profilierte Oberfläche kann entweder durch Drahtumwickelung mit einem Draht ab ca. 0,05 mm Durchmesser oder dergleichen erfolgen. Eine bevorzugte Ausführung der erfindungsgemäßen Rakelwelle mit verschleißfester Oberflächenbeschichtung aus einem Hartstoff nach dem PVD-Verfahren erfolgt durch Einsatz von Rakelwellen mit einer profilgewalzten Oberfläche - durch Kaltverformung. Das Rillenprofil kann hochfein bis 0,02 mm Rillentiefe bei einer Steigung von < 0,25 < 0,25 erzeugt werden. Derartig profilierte Rakelwellen zeichnen sich in Verbindung mit einer verschleißfesten Oberflächenbeschichtung aus Hartstoffen durch erhöhte Leistung und Gleichmäßigkeit der Beschichtung bei hoher Lebensdauer aus. Darüber hinaus sind derartige Rakelwellen verzugsfrei.Doctor blades of the generic type, as they are particularly in used in the paper industry, for which also specified dimensions are essentially suitable and are needed with these or other dimensions can be used for other areas of the coating. Usually stainless steel squeegee shafts are either smoother Surface, wire wrapped or profiled surface produced. The profiled surface can either by Wire wrapping with a wire from approx. 0.05 mm diameter or the like. A preferred embodiment of the Doctor blade shaft according to the invention with wear-resistant Surface coating from a hard material after the PVD processes are carried out using doctor blades with a profile rolled surface - through cold forming. The Groove profile can be very fine to a groove depth of 0.02 mm Slope of <0.25 <0.25 can be generated. Profiled in this way Doctor blades are associated with a wear-resistant surface coating made of hard materials increased performance and uniformity of the coating at high Life out. In addition, such doctor blades free of delay.

Durch ihre hohe Oxidationsbeständigkeit bei geringer Oberflächenrauhheit und geringer Spannungsrißanfälligkeit erweisen sich Chromnitridschichten als besonders vorteilhaft, um bei Rakelwellen der gattungsgemäßen Art als verschleißfeste Oberflächenbeschichtung eingesetzt zu werden. Die erstmalig bei Rakelwellen durchgeführte Oberflächenbeschichtung nach dem PVD-Verfahren mit einem Hartstoff führt überraschenderweise zu erhöhter Lebensdauer und trotz der hohen mechanischen Beanspruchungen der Rakelwellen aufgrund ihrer extremen Abmessungen auch nicht zu Spannungsrissen oder ähnlichen negativen, die Festigkeit und Lebensdauer beeinträchtigenden Erscheinungen.Due to their high oxidation resistance at low Surface roughness and low susceptibility to stress cracking Chromium nitride layers prove to be particularly advantageous, in order to be wear-resistant in doctor blade shafts of the generic type Surface coating to be used. The first time Doctor coating carried out after the surface coating PVD process with a hard material surprisingly leads to increased service life and despite the high mechanical Stresses on the doctor blades due to their extreme Dimensions also not to stress cracks or similar negative effects that impair strength and durability Apparitions.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielhaft erläutert. The invention is based on the drawing exemplified.

Diese stellt einen Teilquerschnitt einer Rakelwelle 1 in 200facher Vergrößerung dar. Die Rakelwelle 1 ist 7 m lang bei einem Durchmesser von 12 mm. Sie ist mit einem feinen durch Walzung eingedrückten schraubenlinienförmig verlaufenden Rillenprofil 10 versehen, das eine Tiefe t der Rille von 0,08 mm aufweist bei einer Steigung von 0,25. Die Oberfläche der Rakelwelle 1, d. h. die gesamte profilierte Oberfläche, ist mit einer Oberflächenbeschichtung 2 aus Chromnitrid einer Schichtdicke von 8 µ im PVD-Verfahren, vorzugsweise dem Arc-PVD-Verfahren, beschichtet.This represents a partial cross-section of a squeegee shaft 1 in 200 times magnification. The squeegee shaft 1 is 7 m long with a diameter of 12 mm. It is provided with a fine helical groove profile 10 which is pressed in by rolling and which has a depth t of the groove of 0.08 mm with a slope of 0.25. The surface of the doctor blade shaft 1 , ie the entire profiled surface, is coated with a surface coating 2 made of chromium nitride with a layer thickness of 8 μ in the PVD method, preferably the arc PVD method.

Bei der Herstellung der Rakelwellen werden diese zuerst aus rostfreien Stählen in den gewünschten Abmessungen und Oberflächengüte hergestellt. Für die nachfolgende Beschichtung mit einem Hartstoff im PVD-Verfahren werden die Rakelwellen gereinigt, und zwar zuerst mit nichtfusselnden weichen Lappen und gegebenenfalls durch gründliche alkalische Reinigung und Entfettung. Zuletzt wird mit Ultraschallunterstützung getrocknet. Danach können die so vorbehandelten Rakelwellen beschichtet werden.When producing the doctor blades, these are first made stainless steels in the desired dimensions and Surface quality manufactured. For the subsequent coating with a hard material in the PVD process the doctor blades cleaned, first with lint-free soft rags and if necessary by thorough alkaline cleaning and Degreasing. Finally, it is dried with ultrasound support. After that the doctor blade shafts pretreated in this way can be coated.

Claims

1. squeegee shaft for coating and coating systems and for glue and film presses with a length of about 0.5 m to 10 m with a shaft diameter of about 8 to 12 mm with a smooth, wire-wound or helically profiled surface with a groove depth of about 0, 02 to 0.14 mm made of stainless steel, characterized by a surface coating of nitrides or carbides or carbonitrides of chromium, titanium, boron, tungsten, hafnium, molybdenum, vanadium, zirconium, niobium and / or tantalum with a thickness of approximately 4 to 12 μ , preferably 5 to 8 µ.

2. squeegee shaft according to claim 1, characterized in that the surface coating in PVD process is applied.

3. squeegee shaft according to claim 1 or 2, characterized in that the surface layer on a from a rolled-in groove profile with a slope of <0.25 <0.25 existing profiled surface is applied.

4. doctor blade shaft according to one of claims 1 to 3, characterized in that a surface layer Chromium nitride is applied.