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Technisches Fachgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft
Verfahren zur Herstellung von Auftrag- oder Streichschabern, die
ein Stahlband oder ein anderes formstabiles Material und eine abnutzungswiderstandsfähige Beschichtung
aufweisen, die auf diesem Band entlang einem Längsrandabschnitt aufgetragen
ist, welcher einer Abnutzung unterzogen ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Auftrag- oder Streichschaber mit
einer Spitze aus gummiartigem oder weichem Material werden gegenwärtig nur
durch Formen in einer geschlossenen Form hergestellt, in der ein
Band aus Stahl oder einem anderen formstabilen Material plaziert
wird, das ein Substrat für
die Beschichtung bildet. Eine flüssige
Mischung aus Komponenten wird am unteren Ende einer vorgeheizten
Form eingespritzt, bis sie an dem entgegengesetzten oberen Ende
erscheint. Man muß aufpassen,
das Einbringen von Luftblasen in das flüssige Material zu vermeiden,
und es darf kein Lecken aus der Form auftreten. Ein Entformungsmittel,
im allgemeinen auf Silikonbasis, wird auf die Formoberflächen aufgetragen,
um das Kleben des gehärteten
Materials zu verhindern. Wenn die Form gefüllt ist, wird sie bei 80–110°C in einen Umluftofen
eingebracht, bis eine Härtung
stattgefunden hat, so daß die
Schaber entformt werden können.
Dies dauert im allgemeinen 45 bis 180 Minuten. Nach dem Entformen
werden die Schaber für
12–24 Stunden
bei 80–110°C nachgehärtet.
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Dieses chargenweise Verfahren ist
mit einigen Nachteilen verknüpft,
wobei die Hauptnachteile sind:
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- – das
Verfahren hat eine niedrige Produktivität;
- – jede
neue Schabergeometrie und Schaberlänge erfordert eine neue Form;
- – die
Formherstellungskosten sind, insbesondere für große Formen mit komplexen Profilen,
hoch;
- – je
größer die
Form, desto größer ist
der Ofen, der notwendig ist, um die Form vorzuheizen und das gummiartige
oder weiche Material zu härten, und
desto höher
ist der zum Füllen
der Form notwendige Druck;
- – es
gibt aufgrund der Schwierigkeiten beim Füllen der Form, ohne daß Fehler
auftreten, Einschränkungen
für die
Schaberlänge,
wobei die Notwendigkeit längerer
Topfzeiten und niedrigerer Viskositäten das Formgewicht, die Zeit
zum Öffnen,
Schließen
und Reinigen der Form, etc. erhöht.
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EP-A2 0 369 181 ist ein Beispiel
eines etwas verwandten Fachgebiets, wobei der Randabschnitt von
dünnen
Metallblechen hauptsächlich
zum Zweck des Korrosionsschutzes auf beiden Seiten einschließlich ihres
Randteils mit einem Dichtungsmaterial bedeckt wird. Diese zweiseitige
Beschichtung des Rands mit ihrem Endprofil wird durch Extrusion durch
eine entsprechend aufgebaute Düse
bewirkt. Die Akte betrifft jedoch keine Auftrag- oder Streichschaber,
noch wird das Schutzprofil mit einem Verfahren erreicht, das irgendeine
Beziehung zu der vorliegenden Erfindung aufweist.
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Aus diesen und anderen Gründen ist
es wünschenswert,
ein einfaches und wirtschaftliches Durchlaufverfahren zur Herstellung
derartiger Schaber ohne Einschränkungen
der Länge
und Geometrie bereitzustellen.
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Kurze Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es,
ein Durchlaufverfahren zur Herstellung von Auftrag- oder Streichschabern,
die mit einer abnutzungsresistenten weichen oder gummiartigen Beschichtung
versehen sind, bereitzustellen.
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Eine andere Aufgabe der Erfindung
ist es, ein derartiges Verfahren bereitzustellen, das bezüglich der
Schaberlänge
und der Geometrie des beschichteten Schabers keinen Einschränkungen
unterliegt.
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Noch eine andere Aufgabe der Erfindung
ist es, ein Durchlaufverfahren bereitzustellen, das wirtschaftlich
wettbewerbsfähig
und flexibel ist, um die Verbraucheranforderungen zu erfüllen.
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Für
diese und andere Aufgaben wird es aus der folgenden Offenbarung
deutlich, daß die
Erfindung ein Durchlaufverfahren zur Herstellung von Auftrag- oder
Streichschabern bereitstellt, welche ein Band aus Stahl oder einem
anderen formstabilen Material und eine abnutzungswiderstandsfähige Polymerbeschichtung
aufweisen, die entlang einem einer Abnutzung unterworfenen Längsrandabschnitt
auf dieses Band aufgebracht ist. Das Verfahren weist die folgenden
Schritte auf:
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- a) Bereitstellen einer kontinuierlichen relativen Bewegung
zwischen dem Band und einer Auftrag- und Verarbeitungsstation;
- b) an dieser Station kontinuierliches Auftragen einer schnell
härtenden
Polymerzusammensetzung entlang dem Randabschnitt;
- c) Verteilenlassen der aufgebrachten Zusammensetzung, um das
ganz Äußerste dieses Randabschnitts
zu erreichen, und dann härten lassen,
um eine elastische und klebefreie Beschichtung zu bilden; und wahlweise
- d) Nachhärten
der Beschichtung bei einer erhöhten
Temperatur.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform weist
ein derartiges Durchlaufverfahren die folgenden Schritte auf:
- a) Bereitstellen einer kontinuierlichen relativen Bewegung
zwischen einem zweiten Band mit im Vergleich zum ersten Band doppelter
Breite und einer Auftrag- und Verarbeitungsstation;
- b) an dieser Station kontinuierliches Liefern einer schnell
härtenden
Zusammensetzung entlang einem längs
verlaufendem Mittelabschnitt mit doppelter Breite im Vergleich zum
genannten Randabschnitt;
- c) Verteilen lassen der aufgebrachten Zusammensetzung auf die
gewünschte
Breite und dann härten
lassen, um eine elastische und klebefreie Beschichtung zu bilden,
und wahlweise Nachhärten der
Beschichtung bei einer erhöhten
Temperatur; und
- d) Längsschneiden
des zweiten Bands entlang der Mitte seines beschichteten Mittelabschnitts, um
zwei an der Spitze beschichtete Schaber zu bilden.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird bevorzugt, daß vor
dem obigen Auftragungsschritt b) ein Aufrauhungsschritt für den Rand
oder den Mittelabschnitt eingeführt
wird, um die Haftung der Beschichtung zu verbessern.
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Es wird für eine weitere Verbesserung
der Haftung der Beschichtung auch bevorzugt, vor dem obigen Auftragungsschritt
b) eine Grundierung aufzubringen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung hat eine schnell härtende
Polymerzusammensetzung eine Topfzeit von etwa 5 bis etwa 30 Sekunden.
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Unter den bevorzugten schnell härtenden Polymeren
können
die aus den Polyurethanen, Styrenbutadienpolymeren, Polyolefinen,
Nitrilkautschuk, natürlichem
Kautschuk, Polyacrylaten, Polychloroprenen, thermoplastischen Elastomeren
und Polysiloxanen ausgewählten
erwähnt
werden. Es wird insbesondere bevorzugt, ein Polyurethan als ein
Polymer zu verwenden.
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Eine geeignete schnell härtende Polymerzusammensetzung
ist eine flüssige
3-Komponenten-Polyurethanzusammensetzung, die ein Vorpolymer, ein
Polyol und ein Kettenverlängerungsmittel enthält. Eine
derartige Zusammensetzung wird laufend mit einer Katalysatorlösung vermischt,
woraufhin die Mischung auf das zu beschichtende Band aufgetragen
wird.
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Die Beschichtungsbreite ist bevorzugt
von etwa 5 bis etwa 40 mm, und eine bevorzugte Dicke ist von etwa
1 bis etwa 3 mm.
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Nach dem Härten der Beschichtung wird
die Beschichtung bevorzugt einem Schleifarbeitsgang unterzogen,
um das gewünschte
Profil oder die gewünschte
Geometrie zu erhalten.
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Kurze Zusammenfassung
der Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird im
folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,
wobei:
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1 eine
schematische Ansicht eines sich kontinuierlich bewegenden Bands
ist, welche auch die aufzutragende Beschichtung darstellt;
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2 eine
entsprechende Ansicht des alternativen Verfahrens zur gleichzeitigen
Herstellung von zwei Schabern mit weicher Spitze darstellt; und
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3 eine
schematische Seitenansicht einer Anordnung zum Durchführen des
erfindungsgemäßen Durchlaufverfahrens
ist.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Eine bevorzugte Abfolge von Verfahrensschritten
ist im folgenden allgemein beschrieben, aber es sollte beachtet
werden, daß die
vorliegende Erfindung, außer,
wie in den beigefügten
Ansprüchen definiert,
nicht auf derartige Schritte beschränkt ist.
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Schritt 1
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Dieser Schritt betrifft die Oberflächenvorbereitung
eines kaltgewalzten metallischen Substrats mit einer Dicke von 0,1
bis 1,5 mm, einer Breite von 50 bis 200 mm und einer Länge von
bis zu 100 m. Der Oberflächenbereich
des Schabers, der den Überzug aus
dem weichen Material (Rand oder Mitte) aufnehmen soll, wird durch
Sand oder Stahlkiesstrahlen aufgerauht und danach wahlweise entfettet
und gereinigt. Die Breite des aufgerauhten Oberflächenbereichs
ist zwischen 5 und 40 mm (verdoppeln Sie diese Zahlen für den mittigen Überzug).
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Schritt 2
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Dieser Schritt betrifft das Ablagern
von Klebstoff oder Grundierung. Um eine gute Haftung zwischen der
weichen Materialzusammensetzung und dem Grundsubstrat zu erzielen,
wird das Auftragen einer Zwischenhaftschicht bevorzugt. Die lösungsmittel-
oder wasserlösliche
Klebstoff- oder Grundierungslösung
wird durch eines der folgenden Verfahren auf den sand- oder stahlkiesgestrahlten Oberflächenbereich
aufgebracht: Sprühen,
Bürsten,
Walzenauftrag, Streichschaberauftrag, Flutlackieren, etc. in einer
Weise, daß eine
gleichmäßige und
glatte Beschichtung mit einer Trockendicke von 5 bis 30 μm erzeugt
wird. Um die Lösungsmittel-
oder Wasserverdampfung zu unterstützen und zu beschleunigen, kann
der Schaber durch einen Heißluft-Trocknungstunnel
laufen, woraufhin die Beschichtung klebefrei wird, was das Aufwickeln
des beschichteten Schabers ermöglicht.
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Schritt 3
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Die weiche Materialzusammensetzung
wird unter Verwendung einer Nieder- (oder Hoch-) Druckmisch- und
Dosierungsvorrichtung, die fähig
ist, ultraschnell härtende
Multikomponenten-Kunstharzsysteme mit kurzen Topfzeiten, wie 5–30 Sekunden, zu
handhaben, auf die Grundierungsmittel-Zwischenschicht aufgetragen. Die gemischten
Kunstharzkomponenten werden direkt aus der Mischkammer durch eine
geeignete Düse
auf das sich bewegende metallische Substrat gegossen.
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Während
den 5–30
Sekunden Topfzeit verteilt sich das Kunstharz, bis es den Rand des
Substrats erreicht, oder bleibt, abhängig von der Positionierung
der Düse,
in der Mitte des Schabers mit doppelter Breite. Nach dieser sehr
kurzen Zeit nimmt die Viskosität
aufgrund der Reaktion der Komponenten zu und verhindert die weitere
Ausbreitung oder das Tropfen von dem Substratrand in der Alternative
der Randbeschichtung eines Schabers mit einfacher Breite. Zu der
Zeit, wenn das aufgetragene Kunstharz die Aufwickelstelle erreicht,
hat es sich in dem Ausmaß verfestigt
oder erhärtet,
das es elastisch und klebefrei geworden ist, und der Schaber kann,
um Oberflächenbeschädigungen
zu verhindern, unter Verwendung eines Abstandshalters aufgewickelt werden.
Die Breite und Dicke des beschichteten Streifens wird durch die
Flußrate
und die Lineargeschwindigkeit des Substrats gesteuert, aber hängt auch
von den Anfangsfließeigenschaften
und der Topfzeit ab, die der Geschwindigkeit der Viskositätszunahme
der Formulierung entspricht. Die Topfzeit wird durch die Art und
die Konzentration des Härtungskatalysators
gesteuert.
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Typischerweise wird eine Breite von
5–40 mm
und eine Dicke von 1–3
mm erreicht, wenn eine Flußrate
von 0,25 bis 1,5 kg/min und eine Lineargeschwindigkeit des laufenden
Bands von 1,5 bis 10 m/min verwendet werden.
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Schritt 4
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Um optimale mechanische Eigenschaften der
gummiartigen Zusammensetzung zu erzielen, wird eine thermische Behandlung
durchgeführt,
um das Material weiter nachzuhärten.
Dies kann direkt an dem aufgewickelten Schaber von Schritt 3 durch Einführen desselben
für 16–24 Stunden
in einen Umluftofen bei 80–85°C durchgeführt werden.
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Schritt 5
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Schließlich wird der nachgehärtete gummiartige Überzug auf
die gewünschte
Form und Geometrie geschliffen, und die Schaber werden in die gewünschten
Abmessungen geschnitten. In dem alternativen Fall eines Überzugs
auf der Substratmitte wird der Schaber zuerst mit Hilfe eines Laserstrahls oder
einer anderen Schneidvorrichtung längs in zwei Hälften geschnitten.
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Die Zeichnungen stellen die zwei
Alternativen zur Schaberherstellung in 1 und 2 und
auch eine für
das Durchlaufverfahren aufgebaute Vorrichtung entsprechend 3 schematisch dar.
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In 1 ist
ein laufendes Stahlband 1 gezeigt, das sich in die Richtung
des Pfeils a) bewegt. Die Kunstharzdüse 3 trägt die Kunstharzzusammensetzung
auf, die sich zu dem gewünschten
Band 5 erweitert, das bis zu einem Rand des Schabers 1 reicht.
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2 zeigt
die Alternative einer gleichzeitigen Herstellung von zwei Schabern
unter Verwendung eines Schabers 9 mit doppelter Breite
und dem Auftrag einer Beschichtung 13 mit doppelter Breite von
einer Auftragdüse 11.
Nach dem Härten
der Beschichtung 13 wird der Schaber mit Hilfe eines Lasers
oder einer anderen geeigneten Schneidvorrichtung längs entlang
der Linie 15 in zwei Hälften
geschnitten.
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3 zeigt
schematisch eine Seitenansicht einer Vorrichtungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Durchlaufverfahrens.
Ein Stahlband 1 wird von einer Lagerrolle 19 geliefert
und läuft zu
Vorheiz- und Trocknungszwecken durch einen Heißlufttunnel 21. Eine
mit einer Auftragdüse 25 versehene
Mischkammer 23 ist über
dem laufenden Band 1 plaziert und trägt, wie in 1 dargestellt, entlang dem Rand des Bands 1 eine
Beschichtungszusammensetzung auf. Das beschichtete Band 1 läuft zu Härtungszwecken
weiter durch einen Heißlufttunnel 27,
und das Band 1 mit der aufgetragenen elastischen und klebefreien
Beschichtung wird dann auf eine Aufwickelrolle 29 aufgewickelt,
wobei ein Abstandhalter verwendet wird, um Oberflächenschäden zu vermeiden
und auch, um die Beschichtungsdicken auszugleichen. Der beschichtete
Schaber wird dann auf die gewünschte
Form und Geometrie geschliffen, und das Band wird in gewünschte Längen geschnitten,
um die Bedürfnisse
des Kunden zu erfüllen.
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Beschreibung spezifischer
Ausführungsformen
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Die folgenden Beispiele veranschaulichen die
Erfindung weiter durch spezifische Ausführungsformen davon. Es sollte
jedoch beachtet werden, daß die
Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
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Beispiel I
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a) Haftmittel
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Eine Rolle aus kaltgewalztem Stahl
mit einer Dicke von 0,635 mm, einer Breite von 100 mm und einer
Länge von
30 m wird auf einer Seite in einem Bereich sandgestrahlt, der von
einem Rand aus einen 3 cm breiten Längsstreifen bildet, wobei Edelkorund weiss
(WSK) F 180 (Treibacker) verwendet wird. Der aufgerauhte Oberflächenbereich
wird in fortlaufender Weise mit einem Haftmittel, wie etwa Chemosil
597E (Henkel) beschichtet, um die Haftung von geschmolzenem Polyurethan
an Stahl zu fördern.
Die Haftmittellösung
wird ohne Verdünnung
mit Hilfe eines 0,15 mm dicken und 4 cm breiten gebogenen Stahlschabers
aufgetragen, um den ganzen sandgestrahlten Bereich mit einem gleichmäßigen und
glatten Film mit etwa 15 μm
Trockendicke zu bedecken. Nach der Verdamp fung des Lösungsmittels
wird die Rolle aus beschichtetem Stahl wahlweise für 2 Stunden
bei 85°C
in einem Umluftofen gehärtet.
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b) PUR-Oberschicht
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Die flüssige geschmolzene Polyurethanzusammensetzung,
die verwendet wird, um den Schaber zu beschichten, wird mit Hilfe
einer Niederdruck-Misch- und Dosiervorrichtung, welche mit einer Vorrichtung
ausgerüstet
ist, die ermöglicht,
einen Katalysator direkt in die Mischkammer einzuspritzen, auf den
mit Haftmittel beschichteten Streifen aufgetragen. Das 3-Komponenten-PUR
wird in eine ultraschnell härtende
Zusammensetzung formuliert, indem eine hochwirksame Katalysatorlösung direkt
in die Mischkammer eingespritzt wird. Die Zusammensetzung besteht
aus einem MDI (Polyester„Quasi"-Vorpolymer mit einem
Isozyanatgehalt von 16,4, wie etwa Ureflex® MDQ
23165 (Baulé),
einem, Polyesterpolyol Ureflex® D20 (Baulé) und
einem Kettenverlängerungsmittel 1,4-Butandiol (Baulé), die
in einem jeweiligen Verhältnis
von 100:140:10,4 gemischt sind). Die Katalysatorlösung Ureflex® SD6
(Baulé) wird
mit einer Rate von 2% der Gesamtabgabemenge von 0,25 kg/min direkt
in die Mischkammer eingeführt,
was eine Topfzeit von etwa 15 Sekunden und eine Gelzeit von etwa
30 Sekunden liefert. Die flüssige
Mischung wird in 1 cm vom Rand innerhalb des 3 cm breiten Haftmittelstreifens
auf das Substrat aufgetragen, welches sich mit einer Lineargeschwindigkeit von
3,3 m/min bewegt. Das sich bewegende Substrat wird 4 m vom Gießpunkt entfernt
aufgewickelt, was genug Zeit läßt, daß das Polyurethan
geliert und klebefrei wird, während
ein Abstandshalter verwendet wird, um jegliche Oberflächenschäden an dem
aufgebrachten Polyurethanelastomer während des Aufwickelarbeitsgangs
zu verhindern. Die Rolle aus aufgewickeltem Substrat und Abstandshalter
wird dann für
24 Stunden bei 85°C
einer Wärmebehandlung
in einem Umluftofen unterzogen. Nach dem Abkühlen wird die Rolle abgewickelt
und zeigt keine Verformung des Metallsubstrats. Der vollständig gehärtete Polyurethanelastomerstreifen
hat eine Shore-A-Härte
von 70–73
(auf dem Schaber gemessen), eine Breite von 3 cm und eine Dicke
von 2,5 mm, die in einem Durchlauf erreicht werden. Schließlich werden die
Schaber in einer kontinuierlichen Weise auf die Endschabergeometrie
geschliffen und auf die gewünschte
Länge geschnitten.
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Beispiel II
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Das Beispiel I wird wiederholt, wobei
ein Stahlband mit einer Breite von 200 mm verwendet wird und der
zu beschichtende Bereich in der Mitte positioniert ist und eine
Breite von 6 cm hat. Dieser Bereich wird, wie in Beispiel I beschrieben,
behandelt und beschichtet, und das Band wird dann entlang der Mitte
des beschichteten Bereichs mit dem Laser geschnitten, und das Schleifen
der Spitze auf die gewünschte
Schabergeometrie wird durchgeführt.
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Die Erfindung wurde weiter oben durch
spezifische Beispiele und eine Abfolge von Schritten beschrieben,
die an dem erfindungsgemäßen Durchlaufverfahren
beteiligt sind. Es ist jedoch für
den Fachmann klar, daß das
Verfahren auf unterschiedliche Arten verändert werden kann, ohne das
erfinderische Konzept gemäß der beigefügten Patentansprüche zu verlassen.
Alle derartigen Veränderungen sollen
durch diese Ansprüche
abgedeckt sein.