-
Ein
Verfahren, eine Klinge und ihre Verwendung für gleichzeitiges Beschichten
und Rakeln einer Walze in einer Fertigungsstrasse für Papier/Pappe.
-
Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, eine Klinge und ihre Verwendung
für gleichzeitiges Beschichten
und Rakeln einer Walze in einer Fertigungsstrasse für Papier/Pappe.
-
Die
Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Klinge für einen
Rakel beziehungsweise Schaber in einer Papier/Pappe-Maschine, wobei
die Klinge Verbindungen enthält,
die Verunreinigungen abweisen, und unerwünschtes Material von der Fläche einer
Walze entfernt und gleichzeitig die Walze mit den Verbindungen beschichtet.
-
Die
Flächen
von Walzen in einer Papier/Pappe-Maschine neigen dazu, mit Verunreinigungen,
die aus dem Verfahren stammen, und mit unerwünschtem Material einer Rakelklinge
beschichtet zu werden und als Ergebnis des Rakelns verkratzt und
abgeschabt zu werden. Zum Entfernen von unerwünschtem Material von den Walzenflächen werden Rakelklingen
verwendet.
-
Probleme
treten insbesondere hinsichtlich der Oberflächeneigenschaften von mit keramischen Materialien
beschichteten Walzen auf, zum Beispiel ist die Oberflächenenergie
der Walze zu hoch, so dass in diesem Fall die Ablöseeigenschaften
des Papiergewebes unangemessen sind, liegen nachteilige Poren in
der Beschichtung vor oder ist die Oberfläche als Ergebnis des Abriebs
beschädigt
worden. Es sind Versuche gemacht worden, diese Probleme mittels Polymeren
zu lösen,
die Fluor enthalten, da in einer Polymerstruktur enthaltene Fluoratome
hochgradig elektronegativ sind und die Oberflächenenergie verringern, wobei
in diesem Zusammenhang die Ablöseeigenschaften
des Gewebes verbessert werden und die Verunreinigung der Walzen
verringert wird.
-
In
dem FI-Patent 93,183 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Aufbringen eines Fluoroplasten auf die Fläche einer Walze in einer Papiermaschine
beschrieben. Das Aufbringen des Fluoroplasten erfolgt durch Press-Polieren, so dass
eine Scheibe oder eine Stange aus Fluoroplast gegen die Fläche einer
sich drehenden Walze gepresst wird. Mittels eines Balkens aus Fluoroplast
wird die Walzenfläche
press-poliert, und auf diese Weise werden die Ablöseeigenschaften
des Gewebes verbessert und die Probleme der Verunreinigung verringert.
Ein Balken aus Fluoroplast kann in die Halterung eines Rakels eingesetzt
werden, aber selbst dann wird er nur für eine Fluor-Behandlung der
Walzenfläche
und nicht zum Rakeln verwendet. Wenn es wünschenswert ist, das Verfahren
des Press-Polierens zum Aufbringen eines Fluoroplastens auf die
Fläche
einer Walze zu verwenden, muss entweder eine zusätzliche Halterung installiert
werden, die ein kontinuierliches Press-Polieren erlaubt, oder die
Rakelklinge in der Halterung des Rakels muss durch ein Stück aus einem
Fluoroplasten ersetzt werden. Die Beschaffung, die Installation
und der Betrieb eines separaten Geräts zum Press-Polieren verursacht
zusätzliche Kosten,
und der Vorgang benötigt
einen eigenen Arbeitsschritt. Wenn es andererseits anstelle einer
Rakelklinge eingesetzt wird, ist eine Fluor-Behandlung der Fläche mit einem Stück aus einem
Fluoroplasten nicht als ein kontinuierlicher Vorgang möglich. In
der Praxis ist das Press-Polieren ein mechanisches Reiben der Walzenfläche mit
einem Stück
aus einem Fluoroplasten, und ein Anhaften des Fluoroplastens an
die Walzenfläche
variiert in einem beträchtlichen Ausmaß, insbesondere
wenn die Walzenfläche
verunreinigt ist oder eine andere Heterogenität aufweist. Zudem haftet ein
Fluoroplast an eine kalte Walzenfläche eher schwach und haftet
nicht gleichmäßig an die
Fläche.
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren, eine
Klinge und ihre Verwendung für
gleichzeitiges Beschichten und Rakeln einer Walze in einer Fertigungsstrasse
für Papier/Pappe bereitzustellen,
wodurch es möglich
ist, gleichzeitig kontinuierlich Verunreinigung und unerwünschtes Material
von der Walzenfläche
zu entfernen und die Walzenfläche
mit einer Verbindung zu beschichten, die Verunreinigungen abweist.
-
Mittels
der in jedem der unabhängigen
Ansprüche
definierten Merkmalskombination können die im Stand der Technik
auftretenden vorstehenden Nachteile beseitigt und die vorstehend
definierte Aufgabe gelöst
werden. Bevorzugte Ausführungsformen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen
dargelegt.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung detaillierter beschrieben.
-
Eine
Rakelklinge gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst eine Bindemittelmatrix und eine Beschichtungsmatrix. Die
Bindemittelmatrix besteht aus einem thermohärtbaren Harz oder aus einem thermoplastischen
Harz. Beispiele für
geeignete thermohärtbare
Matrix-Kunststoffe sind Epoxidharze, Polyester, Vinylester, Acrylate,
Methacrylate und Copolymere und Terpolymere von diesen und ihre
Mischungen. Beispiele für
geeignete thermoplastische Matrixharze sind Polyamide (P46, PA6
und PA66), Polyphenylensulfid, Polyetherketon, Polyether-Etherketon, thermoplastisches
Polyesterharz, Polyphthalamid, Polyetherimid, Polyethersulfon, Polysulfon,
etc., thermoplastische Harze mit guter Hitzebeständigkeit zusammen mit ihren
Copolymeren und Terpolymeren und Mischungen von diesen. Die Bindemittelmatrix
ist bevorzugt mit einer geeigneten Verstärkung verstärkt, die vorteilhafter Weise
Kohlenstofffaser-, Fieberglas- oder Borfaser-Verstärkungen einschließen, bevorzugt
als eine orientierte Faser oder eine diskontinuierliche Faser.
-
Die
Rakelklinge umfasst zudem eine Beschichtungsmatrix, die aus einem
Material besteht, das Verunreinigungen abweist, vorzugsweise eine Halogen-Polymerverbindung,
die durch physikalische oder chemische Mittel mit der Bindemittelmatrix in
Verbindung gebracht wird. Die Rakelklinge enthält 0,5 bis 50%, bevorzugt 0,5
bis 10% der Beschichtungsmatrix. Die Beschichtungsmatrix ist bevorzugt mit
der Bindemittelmatrix in Teilchenform vermischt, bevorzug durch
Dispergieren in der Matrixmischung. Eine vorteilhafte Beschichtungsmatrix
enthält
ein Fluorpolymer, zum Beispiel FEP, PFA, PTFE, ETFE, etc.
-
Es
ist bei der Auswahl der Bindemittelmatrix und der Beschichtungsmatrix
wesentlich, dass der Schmelzpunkt der Bindemittelmatrix gleichhoch
oder höher
als der Schmelzpunkt der Beschichtungsmatrix sein muss.
-
Reibungswärme, die
in dem Rakelverfahren entsteht, erzeugt ein Schmelzen des Polymermaterials
an der Spitze der Rakelklinge, so dass im Ergebnis das geschmolzene
Polymermaterial von der Klinge abgetrennt wird und an die Walzenfläche anhaftet, an
der die Temperatur niedriger als an der Spitze der Klinge ist, wobei
sich in diesem Zusammenhang das Polymer auf der Walzenfläche verfestigt.
Damit die Walzenfläche
hauptsächlich
mit dem Beschichtungspolymer, das Verunreinigungen abweist, beschichtet wird,
und nicht mit der Bindemittelmatrix, muss das Schmelzen der Beschichtungsmatrix
zuerst stattfinden, das heißt
ihr Schmelzpunkt muss niedriger als der Schmelzpunkt der Bindemittelmatrix
sein. Wenn eine thermohärtbare
Kunststoffmatrix verwendet wird, kann zudem der gleiche Schmelzpunkt
erlaubt sein, da der thermohärtbare
Kunststoff an seinem Schmelzpunkt beginnt, sich zu zersetzen. Der Schmelzpunkt
der Materialien der Beschichtungsmatrix liegt bevorzugt im Bereich
von etwa 180 bis 250°C,
und der Schmelzpunkt der Materialien der Bindemittelmatrix gleichhoch
oder höher.
-
Wenn
ein Teilchenvermischen verwendet wird, beeinflusst die Teilchengröße ebenfalls
das Endergebnis, so dass ein ausreichendes Sintern auf der Walzenfläche erzielt
werden kann. Da die Verschleißrate
der Klinge typischerweise etwa 100 bis 150 μm pro Stunde beträgt, ist
eine geeignete Teilchengröße 40 bis
120 μm,
bevorzugt etwa 60 bis 90 μm,
damit die Reibungswärme
ausreichend ist, um das Teilchen zu schmelzen, und damit das Teilchen im
geschmolzenen Zustand von der Klinge abgelöst wird. Mit einer wesentlich
größeren Teilchengröße wird
das Ablösen
von der Klinge schwieriger, und andererseits wird mit einer wesentlich
kleineren Teilchengröße die Bildung
des erwünschten
Films, der Verunreinigungen abweist, auf der Walzenfläche schwieriger.
-
Die
Beschichtungsmatrix kann optional zudem so hergestellt werden, dass
die Bindemittelmatrix unter solchen Bedingungen einer Fluorierungsbehandlung
unterzogen wird, dass Oligomerketten und/oder Polymerketten, die
Fluor enthalten, in der Polymerstruktur der Bindemittelmatrix mittels
physikalischer oder chemischer Bindungen immobilisiert werden. Als
Beispiele für
Fluorverbindungen, die zur Fluorierung verwendet werden, können fluorierte Makro-Oligomere, Diole,
Triole, Thiole und/oder Polyole ebenso wie ihre Additionsprodukte
mit verschiedenen Anhydriden erwähnt
werden.
-
Die
Rakelklinge wird bevorzugt mittels eines Strangzieh(Pultrusions)verfahrens
hergestellt.
-
Wenn
die Lösung
gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet wird, kann ein Material, das Verunreinigungen abweist,
bevorzugt ein Fluorpolymer, auf die Fläche einer Walze in einer Papier-
oder Papp-Maschine in der Struktur einer gut arbeitenden Rakelklinge
ohne Verlust der Rakeleigenschaften der Rakelklinge selber aufgebracht
werden. Mittels dieses Verfahrens kann die Walze auf kontrollierte
Weise und homogen mit einem Material beschichtet werden, das Verunreinigungen
abweist. Eine Rakelklinge aus einem faserverstärkten Verbund hat hervorragende
Rakeleigenschaften, die ebenfalls wesentlich sind, damit das Beschichtungsverfahren
erfolgreich durchgeführt
werden kann. Bei dem Beschichtungsverfahren wird Reibungswärme verwendet,
durch deren Wirkung das Fluorpolymer auf der Walzenfläche gesintert
werden kann. Dies kann vorübergehend weiter
verstärkt
werden, indem ein so genannter Trockenlauf verwendet wird, der an
der Trockenpartie einer Papier- oder
Papp-Maschine bevorzugt mit Abständen
von einer oder zwei Wochen und bei Druckwalzen häufiger durchgeführt werden
kann.
-
Es
wird ein Beschichten betrachtet, dass mittels einer Rakelklinge
stattfindet, wobei die Klinge eine effiziente Messerwirkung hat,
die durch die Klinge aus einem mit Kohlenstofffaser oder Kohlenstofffaser/Fieberglas
verstärkten
Verbund ermöglicht wird.
Auf die Walzenfläche
wird kontinuierlich ein Material eingebracht, das einen neuen Ablösefilm bildet, während gleichzeitig
Verunreinigungen entfernt werden, wobei die Verunreinigungen mittels
der Klinge von der Oberfläche
des Ablösefilms
leicht entfernt werden können.
Selbstverständlich
haften alle Komponenten des Matrixmaterials an die Walzenfläche an,
aber das Material, das Verunreinigungen abweist, bevorzugt ein Fluoroplast,
ist ausreichend, um auf eine kontrollierte Weise eine erwünschte Änderung der
Werte der Oberflächenenergie
der Walze zu erzeugen.
-
Ein
Rakelklinge gemäß der Erfindung
kann für
Anwendungen des Rakelns von Walzen in Fertigungsstrassen für Papier,
von Walzen in einer Fertigungsstrasse für Pappe und von Walzen in Druckmaschinen
und im Allgemeinen für
gleichzeitiges Beschichten und Rakeln einer sich drehenden Walze oder
einer sich bewegenden Fläche
verwendet werden, um eine Verunreinigung zu verhindern.
-
Es
ist einfach, die Rakelklingen zu ersetzen, und in Abhängigkeit
von den Arten der erwünschten Wirkungen
können
eine oder mehrere Klingen vorliegen. Es ist ein wichtiger Vorteil
der vorliegenden Erfindung, dass gleichzeitig Verunreinigungen und
unerwünschtes
Material von der Walzenfläche
entfernt werden und eine pflegende Beschichtung mit einem Material
aufgebracht wird, das Verunreinigungen abweist, ohne das Verfahren
anhalten zu müssen
und ohne irgendwelche gesonderten Geräte zum Aufbringen des Materials,
das Verunreinigungen abweist. Das Material, das Verunreinigungen
abweist und auf die Walzenfläche übertragen
wurde, verbessert die Ablöseeigenschaften
des Gewebes und die Eigenschaften der Festigkeit und die Eigenschaften
des Korrosionswiderstands der Walzenbeschichtung und verringert
die Verunreinigung der Walze.