EP3904593A1 - Abstreifer für flexible materialbahnen von einer walze - Google Patents

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Publication number
EP3904593A1
EP3904593A1 EP21167898.2A EP21167898A EP3904593A1 EP 3904593 A1 EP3904593 A1 EP 3904593A1 EP 21167898 A EP21167898 A EP 21167898A EP 3904593 A1 EP3904593 A1 EP 3904593A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fabric
wiper
scraper
base body
roller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP21167898.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kai Modtler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Joh Clouth GmbH and Co KG
Original Assignee
Joh Clouth GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Joh Clouth GmbH and Co KG filed Critical Joh Clouth GmbH and Co KG
Publication of EP3904593A1 publication Critical patent/EP3904593A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G3/00—Doctors
    • D21G3/04—Doctors for drying cylinders
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G3/00—Doctors
    • D21G3/005—Doctor knifes

Definitions

  • the invention relates to a scraper for flexible material webs, eg for paper webs from a roll, eg from press rolls, the wiper being arranged parallel to the axis of the roll and sliding with a wiper edge on the surface of the rotating roll.
  • the surface of the scraper is provided with a wear-resistant surface coating at least in the area of its scraper edge.
  • the invention also relates to a method for manufacturing a wiper.
  • Hardened scrapers made of metal can impair the smooth surface of the roller and thus lead to considerable damage. In addition, the hardening leads to significant stresses in the wiper. Hardened scrapers made of metal therefore tend to warp, with the result that the scraper edge does not lie evenly on the roller over the entire length of the roller. Especially with press rolls, e.g. made of granite or a stone substitute material, for paper production, the quality of the paper surface suffers considerably.
  • scraper made of metal which is provided with a coating.
  • These scrapers are too stiff for some applications and do not lie over the entire length of the roller, which can sometimes have a length of 10 m and more, with constant and sufficient pressure on it. If the contact pressure is increased so that the scraper is definitely in contact with sufficient pressure over the entire length of the roller, then the wear on the roller and on the scraper also increases.
  • the object of the present invention is to further improve a scraper of the above-mentioned type in such a way that, with little wear, the surface quality of the roller interacting with the scraper is maintained over a long period of time.
  • the service life is to be increased and, at the same time, the manufacturing costs are to be reduced.
  • the invention is based on a wiper which has a base body made of fiber-reinforced thermoplastic or thermosetting plastic, the top of which in the area of the wiper edge and an adjoining short piece of the base body has a surface coating to protect the surface from wear (hereinafter wear Protective layer).
  • the base body consists of a thermoplastic or thermosetting plastic matrix in which one, but preferably several layers of a fabric (hereinafter fabric layers) are embedded.
  • fabric layers a fabric
  • the connection between the plastic matrix and the fabric layer (s) takes place through the supply of heat and pressure. Rollers or plates are used for this.
  • the fibers which run parallel to the circumferential direction of the roller surface, run parallel to the direction of movement of the surface of the rotating transport roller on the roller surface. As a result, they have little or no abrasive effect. Through this the roller surface is protected; in addition, the service life of the scraper according to the invention is extended.
  • the fibers of the fabric are preferably made of glass, carbon and / or basalt. Mixtures of these fibers with one another or with other fibers are of course also possible.
  • the thickness of the base body is approximately one millimeter or 1.5 mm and comprises up to six layers of fabric.
  • thermoplastic or thermosetting plastic a ratio of the fibers to the plastic matrix (thermoplastic or thermosetting plastic) is in a range between 59/41% by weight to 62/38% by weight. This relatively narrow area has proven to be a very good compromise between elasticity of the base body, Wear resistance and the bonding of the various fabric layers to each other by the thermoplastic or thermoset plastic matrix proved.
  • thermoplastic polypropylene sulfide has proven to be a particularly suitable plastic matrix. This plastic matrix has shown the best results in comparison with all other plastics. The mechanism of action why this plastic is so particularly advantageous could not be clarified in the tests. But the beneficial effect is undoubtedly given.
  • a mixture of aluminum oxide and zirconium oxide has proven to be a particularly advantageous material for the wear protection layer.
  • the beneficial effect of the wear protection layer made from these materials can be demonstrated in tests.
  • the wear protection layer has a width of less than 20 mm, preferably less than 16 mm and particularly preferably a width of 12 mm.
  • This very narrow wear protection layer fulfills that on them requirements in full.
  • a wider protective layer is not more effective, so that by reducing the width of the wear-resistant layer, the manufacturing costs, but also the use of materials, can be significantly reduced.
  • the object mentioned at the beginning is also achieved by the method according to the independent claims 10 and 11.
  • the following process steps are then run through to produce a basic body of a wiper: First, the fabric is made up, ie it is cut to the desired dimensions.
  • the thermoplastic plastic which later forms the plastic matrix of the wiper or the base body of the wiper, is then applied to the fabric.
  • the plastic is preferably applied as a powder.
  • the amount of plastic powder applied is dosed in such a way that the desired weight ratio between fiber and plastic matrix is maintained in the finished wiper.
  • the fabric is then connected to the thermoplastic by simultaneous heating and pressing or by simultaneous heating and rolling.
  • a very smooth surface is achieved by pressing or rolling.
  • care is taken to ensure that the thermoplastic plastic, which has become flowable as a result of the heating, penetrates into the spaces between the warp and weft threads of the fabric.
  • Pressing or rolling also means that the fabric always comes close to the surface of the scraper at the crossing points between weft and warp threads, so that after a very short running-in period the threads of the fabric lie against the surface of the roller and thus have a very high level of wear resistance is achieved with minimal abrasive effect.
  • thermoset in a liquid state or wetted in some other way.
  • the hardening of the thermoset and the production of a firm connection between the thermoset and the fabric are carried out by heating and simultaneous application of pressure with the aid of rollers or plates.
  • the fibers or threads of the fabric are aligned in accordance with the demands placed on them Coverage of the weft and warp threads with the thermoplastic or thermosetting material / plastic is very low. As a result, the running-in of the scraper according to the invention is shortened and at the same time the abrasive effect of the fibers is reduced.
  • a geometrically very precisely shaped scraper edge is formed on the edge of the scraper. This can be done, for example, with a grinding wheel or a saw. It is preferred here if the edge forms a bevel with an angle between 20 ° and 30 °. Angles of 24 ° and 27 ° are particularly preferred. It has been shown in practical tests that in this way a very good compromise between the wedge angle of the wiper edge and thus the mechanical load capacity on the one hand and on the other hand, the wiping effect of the wiper edge between the roller surface and dirt or an adhering paper strip is achieved. This effectively prevents wear in this area of the scraper edge.
  • the base body consists of fiber-reinforced thermoplastic or thermosetting plastic, it is relatively flexible and can be easily adapted to the shape of the roller. Therefore, the usually brittle and very hard wear protection layer is not subjected to bending stress, so that it does not break or flake off when the scraper edge is pressed against the roller.
  • the wear protection layer consists of an oxide-ceramic spray material.
  • Such materials are provided in powder form and applied to the base body after melting. This can be done in the plasma spray process, in the high-speed spray process or in the flame spray process.
  • flame spraying a powder or wire-like spray additive is melted in a fuel gas-oxygen flame and applied with the help of the expanding combustion gases and an atomizer gas the pre-treated surface of the base material is spun. The surface of the base body is not melted here.
  • the powdery spray material is melted by a plasma jet and thrown onto the surface of the base body.
  • high-melting metals, or their oxides or carbides are preferably sprayed.
  • the plasma is generated by an arc burning in the gas or gas mixture.
  • the plasma jet has a high energy density and is bundled and accelerated by the spray nozzle. This longer, stable plasma jet suppresses the turbulence in the plasma edge area, whereby the application rate on the surface can be increased.
  • the melted material is applied to the surface of the base body at a very high speed, which counteracts the formation of pores.
  • the wear protection layer according to the invention has a homogeneous structure and, if desired, only needs to be applied their top should be smoothed a little. Since the melted ceramic powder has a very high temperature in the range of several thousand degrees Celsius, but has a negligible mass, the thermoplastic base body is not affected when the sprayed material is applied.
  • suitable oxide-ceramic spray materials have proven to be aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconium oxide (Zr 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), calcium oxide (CaO), tungsten carbide (W 2 C, WC) or chromium oxide (Cr 2 O 3 ).
  • the spray material can consist of these materials or contain these materials, mixtures of these materials also being conceivable.
  • Aluminum oxide has the advantage that it has good resistance to abrasion, low sliding wear and low friction. In addition, aluminum oxide is not electrically conductive. Aluminum oxide is also resistant to many acids and alkalis.
  • Chromium oxide has a hard, dense layer with high wear and corrosion resistance. It is resistant to acids and alkalis.
  • Zirconium oxide is also wear-resistant and scratch-resistant. It has a high resistance to metal melt and particle erosion.
  • Tungsten carbide has a hardness comparable to diamond. It is also poorly conductive. In the case of mixtures, the above features can be combined with one another within limits.
  • the wear protection layer has a thickness of 10 ⁇ m to 400 ⁇ m, in particular from 20 ⁇ m to 200 ⁇ m, and preferably from 30 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the layer thickness can be freely selected depending on the flexibility and size requirements of the scraper. Due to the structure produced by spraying on in layers, the overlay is equally homogeneous over its entire thickness.
  • the application of a sprayable material by means of a flame spraying or a plasma spraying process has, on the one hand, the essential advantage that the surface coating is firmly connected to the base body and, on the other hand, that the surface coating is homogeneous and pore-free over its entire thickness. Therefore it is guaranteed that the surface the roller is always evenly doctored from the scraper edge coated according to the invention.
  • a material web 2 is guided over a roller 1, for example a press roller made of metal or granite, for example, as can be seen from FIG Figure 1 results.
  • a roller for example a press roller made of metal or granite, for example, as can be seen from FIG Figure 1 results.
  • the material web can be a precursor product of paper, which is pressed and compacted or calendered with the aid of the press roll 1 and the counter rolls 1a and 1b.
  • a scraper 3 is provided parallel to an axis of rotation of the roller 1.
  • the scraper 3 rests with its scraper edge 4 on the surface 5 of the roller 1.
  • the wiper 3 is beveled. Angles between 20 ° and 30 ° have proven useful. The angles 24 ° and 27 ° have proven to be particularly advantageous.
  • the scraper 3 according to the invention has a base body 7 made of fiber-reinforced thermoplastic material.
  • the thermoplastic material is reinforced by the addition of fibers made of glass, carbon, and basalt. Fibers or filaments of suitable length can be used here. Mixtures of the above fibers are also possible in order to combine the advantageous properties of different fibers.
  • a wear protection layer 6 is provided in the area of the wiper edge 4.
  • the wear protection layer 6 extends over the entire length of the scraper 3; In most cases it is sufficient if the wear protection layer 6 has a width of about 2 to 4 cm.
  • the wear protection layer 6 can also be applied to the side of the base body 7 facing the roller 1.
  • the wear protection layer 6 preferably consists of oxide ceramic, for example tungsten carbide, and is applied by a (thermal) spraying process.
  • the spray powder is melted at a high temperature of approx. 4700 ° C. and shot at very high speed onto the surface of the base body 7 to be coated.
  • a layer with a thickness of about 0.01 to 0.015 mm is applied.
  • a layer thickness of around 0.08 mm is aimed for, so that around eight coating processes are usually carried out.
  • the temperature of the base body 7 to be coated remains below 80 ° C., so that the stability of the base body made of thermoplastic material is not impaired.
  • the pores of the surface coating 6 can be sealed in order to reliably prevent immigration or even undermining of the surface coating 6 by aggressive media.
  • the sealing can be carried out particularly advantageously by means of a two-component epoxy resin lacquer, so that, in addition to good corrosion resistance, a long service life of the wiper 3 without damaging the surface 5 of the roller 1 is achieved.
  • a scraper 3 according to the invention is greatly enlarged and not shown to scale.
  • the scraper edge 4 is not necessarily designed as a "sharp", blade-like edge. Rather, the edge between the beveled surface and the side facing the roller 1 is often broken. In the Figure 2 is this the underside of the scraper 3.
  • the wear protection layer 6 according to the invention is preferably applied in an area which comprises the beveled surface and the side facing away from the roller 1.
  • the side facing away from the roller 1 is the top of the scraper 3.
  • the side facing the roller 1 can also be provided with the wear protection layer 6 according to the invention.
  • the wear protection layer 6 is this the underside of the scraper 3.
  • the base body of the stripper 3 comprises two layers of fabric, each consisting of weft threads 11 and warp threads 13, which are interwoven, for example, in the manner of a linen weave.
  • the weave aligns the fibers and threads of the fabric.
  • the weft threads 11 run parallel to an axis of rotation of the roller 5, while the warp threads 13 run orthogonally to the axis of rotation and are thus aligned in the direction of the circumferential movement of the roller 5.
  • a warp thread 13 in the area of the tip of the scraper 3, where the contact to the roller 5 is established runs parallel to the surface of the scraper 3 and to the circumferential movement of the roller 5, then firstly the wear of the scraper is minimized and at the same time
  • the fibers of basalt, glass or other fibers directed through the warp threads have only a very low abrasive effect on the surface of the roller 5. This means that at the same time the service life of the scraper 3 is extended and the impairments on the surface of the roller 5 are greatly increased are greatly reduced compared to disordered fibers.
  • FIG. 4 the sequence of a method according to the invention according to claim 10, for example, is shown.
  • the procedure begins in a starting block.
  • a first block 101 the fabric is cut so that it is in its Main dimensions corresponds approximately to the later main dimensions of the scraper 3.
  • thermoplastic for example propylene sulfide
  • the thermoplastic for example propylene sulfide
  • the fabric layers are placed one on top of the other in an optional step 105 and finally in a further step 107 the fabric or the fabric layers are combined with the thermoplastic by simultaneous heating and pressing or by simultaneous heating and rolling between two counter-rotating rollers connected to each other.
  • thermoplastic in powder form instead of a thermoplastic in powder form, a thermoset, not yet hardened plastic is applied to the tissue in liquid form.

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  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Es wird ein Abstreifer vorgestellt, dessen Grundkörper aus einer oder mehreren Gewebelagen aus einem Fasermaterial besteht, wobei die Gewebelagen in eine Kunststoffmatrix eingebettet sind.

Description

  • 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. Die Oberfläche des Abstreifers ist mindestens im Bereich seiner Abstreiferkante mit einer verschleißfesten Oberflächenbeschichtung versehen. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Abstreifers.
  • Es ist bekannt Transportwalzen, die flexible Bahnen fördern, mit Abstreifern zu versehen, um zu verhindern, dass die Materialbahn (gegebenenfalls auch nur örtlich) auf der Oberfläche der Transportwalze haften bleibt und/oder 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.
  • 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 aus Metall 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 oder einen Steinersatz-Material, für die Papierherstellung leidet darunter die Qualität der Papieroberfläche erheblich.
  • Aus der DE-U-295 13 296 ist ein Abstreifer aus Metall 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.
  • Aus der DE 20 2017 105 119 ist ein aus faserverstärktem Kunststoff bestehender Abstreifer bekannt, der mit einer Beschichtung versehen ist. Dieser Abstreifer hat sich in der Praxis bewährt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Abstreifer der oben genannten Art weiter so zu verbessern, dass bei geringem Verschleiß die Oberflächenqualität der mit dem Abstreifer zusammenwirkenden Walze über lange Zeit erhalten bleibt. Außerdem soll die Lebensdauer erhöht und gleichzeitig die Herstellungskosten verringert werden.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Abstreifer aus, der einen aus faserverstärktem thermoplastischem oder duroplastischem Kunststoff bestehenden Grundkörper aufweist, dessen Oberseite im Bereich der Abstreiferkante und einem sich anschließenden kurzen Stück des Grundkörpers eine Oberflächenbeschichtung zum Schutz der Oberfläche vor Verschleiß (nachfolgend Verschleiß-Schutzschicht) aufweist.
  • Erfindungsgemäß besteht der Grundkörper aus einer thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffmatrix in die eine, bevorzugt aber mehrere Lagen eines Gewebes (nachfolgend Gewebelagen) eingebettet sind. Die Verbindung von Kunststoffmatrix und Gewebelage(n) erfolgt durch Wärmezufuhr und Druck. Dazu werden Walzen oder Platten eingesetzt.
  • Dieser Aufbau des Grundkörpers und die Art der Fertigung wirken sich in verschiedener Hinsicht vorteilhaft auf die Gebrauchseigenschaften des Produkts aus:
    Jeweils mehrere Fasern bilden die Fäden eines Gewebes mit Schuss- und Kettfäden. Diese Fäden sind durch die Bindung des Gewebes miteinander "verbunden" und relativ zu der Drehachse der Walze bzw. der Bewegungsrichtung der Walzenoberfläche ausgerichtet. Das gilt für Abstreifer bei denen nur eine oder mehrere Gewebelagen in die Kunststoffmatrix eingebettet sind.
  • Insbesondere die Fasern, welche parallel zur Umfangsrichtung der Walzenoberfläche verlaufen, verlaufen parallel zu der Bewegungsrichtung der Oberfläche der rotierenden Transportwalze auf der Walzenoberfläche an. Dadurch haben sie keine oder nur eine sehr geringe abrasive Wirkung. Dadurch wird die Walzenoberfläche geschont; außerdem verlängert sich die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Abstreifers.
  • Ein weiterer positiver Effekt der Bindung der Fasern in einem Gewebe ist darin zu sehen, dass die Fäden (Schuss- oder Kettfäden) des Gewebes einen wellenförmigen Verlauf haben. Dadurch ergibt sich ebenfalls eine annähernd tangentiale Anlage der Fasern an der Oberfläche der Walze und eine weitere Verringerung der abrasiven Wirkung der Fasern, die aus einem an sich sehr harten Material bestehen. Die Fasern des Gewebes bestehen bevorzugt aus Glas, Kohle und/oder Basalt. Selbstverständlich sind auch Mischungen dieser Fasern untereinander oder mit weiteren Fasern möglich.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Dicke des Grundkörpers etwa einen Millimeter oder 1,5 mm beträgt und bis zu sechs Gewebelagen umfasst.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn ein Verhältnis der Fasern zu der Kunststoffmatrix (Thermoplast oder Duroplast) in einem Bereich zwischen 59/41 Gewichts-% bis 62/38 Gewichts-% liegt. Dieser relativ schmale Bereich hat sich als sehr guter Kompromiss zwischen Elastizität des Grundkörpers, Verschleißfestigkeit und der Bindung der verschiedenen Gewebelagen untereinander durch die thermoplastische oder duroplastische Kunststoffmatrix erwiesen.
  • Als besonders geeignete Kunststoffmatrix hat sich der thermoplastische Kunststoff Polypropylensulfid (PPS) erwiesen. Diese Kunststoffmatrix hat im Vergleich mit allen anderen Kunststoffen die besten Ergebnisse gezeigt. Der Wirkmechanismus warum dieser Kunststoff so besonders vorteilhaft ist, konnte in den Versuchen nicht geklärt werden. Aber die vorteilhafte Wirkung ist zweifelsfrei gegeben.
  • Als besonders vorteilhaftes Material für die Verschleißschutzschicht hat sich eine Mischung aus Aluminiumoxid und Zirkonoxid erwiesen. Auch hier lässt sich die vorteilhafte Wirkung der Verschleißschutzschicht aus diesen Materialien in Versuchen nachweisen.
  • In erfindungsgemäßer Weiterbildung des Abstreifers hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Verschleißschutzschicht eine Breite von weniger als 20 mm, bevorzugt von weniger als 16 mm und besonders bevorzugt eine Breite von 12 mm hat. Diese sehr schmale Verschleißschutzschicht erfüllt die an sie gestellten Anforderungen vollumfänglich. Eine breitere Schutzschicht ist nicht wirkungsvoller, so dass durch die Reduktion der Breite der Verschleißschutzschicht die Herstellungskosten, aber auch der Materialeinsatz signifikant reduziert werden kann.
  • Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls durch das Verfahren gemäß der nebengeordneten Ansprüche 10 und 11 gelöst. Danach werden zur Herstellung eines Grundkörpers eines Abstreifers folgende Verfahrensschritte durchlaufen: Zunächst wird das Gewebe konfektioniert, d.h. es wird auf die gewünschten Maße zugeschnitten. Anschließend wird der thermoplastische Kunststoff, der später die Kunststoffmatrix des Abstreifers bzw. des Grundkörpers des Abstreifers bildet, auf das Gewebe aufgebracht. Der Kunststoff wird bevorzugt als Pulver aufgebracht. Dabei wird die Menge des aufgebrachten Kunststoffpulvers so dosiert, dass das gewünschte Gewichtsverhältnis zwischen Faser und Kunststoffmatrix bei dem fertigen Abstreifer eingehalten wird. Anschließend wird das Gewebe mit dem thermoplastischen Kunststoff durch gleichzeitiges Erwärmen und Pressen oder durch gleichzeitiges Erwärmen und Walzen verbunden.
  • Durch das Pressen oder Walzen wird eine sehr glatte Oberfläche erzielt. Außerdem wird dafür Sorge getragen, dass der thermoplastische Kunststoff, der durch das Erwärmen fließfähig geworden ist, in die Zwischenräume zwischen den Schuss- und Kettfäden des Gewebes eindringt. Das Pressen oder Walzen führt auch dazu, dass immer an den Kreuzungspunkten zwischen Schuss- und Kettfäden das Gewebe nahe an die Oberfläche des Abstreifers gelangt, so dass nach sehr kurzer Einlaufzeit die Fäden des Gewebes an der Oberfläche der Walze anliegen und somit eine sehr hohe Verschleißbeständigkeit bei minimaler abrasiver Wirkung erzielt wird.
  • Der gleiche Effekt lässt sich auch erzielen, wenn anstelle eines thermoplastischen Pulvers das Gewebe mit einem Duroplast in flüssigem Zustand besprüht oder auf andere Weise benetzt wird. Das Aushärten des Duroplasts und die Herstellung einer festen Verbindung zwischen Duroplast und dem Gewebe erfolgt durch Erwärmen und gleichzeitigem Ausüben von Druck mit Hilfe von Walzen oder Platten.
  • Auch hier werden die Fasern bzw. die Fäden des Gewebes beanspruchungsgerecht ausgerichtet..Im Bereich der Kreuzungspunkte zwischen Schuss- und Kettfäden ist die Überdeckung der Schuss- und Kettfäden mit dem thermoplastischen bzw. dem duroplastischen Material/Kunststoff sehr gering. Dadurch wird das Einlaufen des erfindungsgemäßen Abstreifers verkürzt und gleichzeitig die abrasive Wirkung der Fasern verringert.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn mehrere Gewebelagen übereinandergelegt werden und anschließend erst die Verbindung zwischen den Gewebelagen und der Kunststoffmatrix hergestellt wird. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn bei einer Dicke des Abstreifers von etwa 1 mm bis zu sechs Gewebelagen übereinandergelegt werden.
  • Nach dem Verbinden von Kunststoffmatrix und der oder den Gewebelagen wird an der Kante des Abstreifers eine geometrisch sehr präzise geformte Abstreiferkante ausgebildet. Das kann beispielsweise durch eine Schleifscheibe oder eine Säge erfolgen. Dabei ist es bevorzugt, wenn die Kante eine Fase mit einem Winkel zwischen 20° und 30° ausbildet. Besonders bevorzugt sind Winkel von 24° und 27°. Es hat sich in praktischen Versuchen erwiesen, dass auf diese Weise ein sehr guter Kompromiss zwischen dem Keilwinkel der Abstreiferkante und damit der mechanischen Belastbarkeit einerseits und andererseits der abstreifenden Wirkung der Abstreiferkante zwischen der Walzenoberfläche und Verschmutzungen bzw. einem anhaftenden Papierstreifen, erreicht wird. Dadurch wird der Verschleiß in diesem Bereich der Abstreiferkante wirksam verhindert.
  • Weil der Grundkörper aus faserverstärktem thermoplastischem oder duroplastischem Kunststoff besteht, ist dieser relativ flexibel 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 Abstreiferkante gegen die Walze gepresst wird.
  • 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 Hochgeschwindigkeitsspritzverfahren oder im Flammspritzverfahren 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.
  • 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.
  • Beim Hochgeschwindigkeitsspritzverfahren wird der aufgeschmolzene Werkstoff mit sehr hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche des Grundkörpers aufgetragen, wodurch dem Entstehen von Poren entgegengewirkt wird.
  • 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.
  • Erfindungsgemäß haben sich als geeignete oxidkeramische Spritzwerkstoffe Aluminiumoxid (Al2O3), Zirkonoxid (Zr2O3), Titanoxid (TiO2), Yttriumoxid (Y2O3), Kalziumoxid (CaO), Wolframcarbid (W2C, WC) oder Chromoxid (Cr2O3) herausgestellt.
  • 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 elektrisch leitend. Aluminiumoxid ist ferner beständig gegen viele Säuren und Laugen.
  • Chromoxid besitzt eine harte, dichte Schicht mit hohem Verschleiß- und Korrosionswiderstand. Es ist beständig gegen Säuren und Laugen.
  • Zirkonoxid ist ebenfalls verschleißbeständig und kratzfest. Es besitzt einen hohen Widerstand gegen Metallschmelzen und Partikelerosion.
  • Wolframcarbid hat eine mit Diamant vergleichbare Härte. Es ist außerdem schwach leitend. Bei Mischungen können die obigen Merkmale in Grenzen miteinander kombiniert werden.
  • 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.
  • 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.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    einen vereinfacht dargestellten durch eine Walzenanordnung mit einem erfindungsgemäßen Abstreifer 3;
    Figur 2
    ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abstreifers;
    Figur 3
    ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Abstreifer und
    Figur 4
    ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • 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 Figur 1 ergibt.
  • 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.
  • 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 30° bewährt. Als ganz besonders vorteilhaft haben sich die Winkel 24° und 27° erwiesen.
  • 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.
  • 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 ausreichend, wenn die Verschleiß-Schutzschicht 6 eine Breite von etwa 2 bis 4 cm hat.
  • Die Verschleiß-Schutzschicht 6 kann auch auf der Walze 1 zugewandten Seite des Grundkörpers 7 aufgebracht sein.
  • Die Verschleiß-Schutzschicht 6 besteht vorzugsweise aus OxidKeramik, 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.
  • 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. 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.
  • In der Figur 2 ist ein erfindungsgemäßer Abstreifer 3 stark vergrößert und nicht maßstäblich dargestellt. Wie sich aus der Figur 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 Figur 2 ist das die Unterseite des Abstreifers 3.
  • 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 Figur 2 ist die der Walze 1 abgewandte Seite die Oberseite des Abstreifers 3.
  • Optional kann auch die der Walze 1 zugewandte Seite mit der erfindungsgemäße Verschleiß-Schutzschicht 6 versehen werden. In der Figur 2 ist das die Unterseite des Abstreifers 3.
  • Anhand der Figur 3 soll ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Abstreifer mit zwei Gewebelagen exemplarisch dargestellt werden. Der Abstreifer 3 ist in seiner Ausrichtung zu der Walze 5 gemäß Figur 1 dargestellt, allerdings sind die Größenverhältnisse nicht maßstäblich.
  • Der Grundkörper des Abstreifers 3 umfasst bei diesem Ausführungsbeispiel zwei Gewebelagen, die jeweils aus Schussfäden 11 und Kettfäden 13 bestehen, die beispielsweise in der Art einer Leinenbindung miteinander verwoben sind. Durch die Bindung werden die Fasern und die Fäden des Gewebes ausgerichtet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen die Schussfäden 11 parallel zu einer Drehachse der Walze 5, während die Kettfäden 13 orthogonal zu der Drehachse verlaufen und somit in Richtung der Umfangsbewegung der Walze 5 ausgerichtet sind.
  • Dadurch, dass die Gewebelagen beim Herstellungsprozess zwischen Walzen oder Platten gepresst werden, werden die Fäden 11 bzw. 13 an der Oberfläche des Abstreifers 3 gequetscht, so dass die Fasern an der Oberfläche des Abstreifers 3 sehr dicht aneinander liegen und parallel ausgerichtet sind. Diese Deformation ist zeichnerisch in der Figur 3 dargestellt.
  • Wenn nun beispielsweise ein Kettfaden 13 im Bereich der Spitze des Abstreifers 3 dort, wo sich der Kontakt zu der Walze 5 einstellt, parallel zur Oberfläche des Abstreifers 3 und zu der Umfangsbewegung der Walze 5 verläuft, dann werden erstens der Verschleiß des Abstreifers minimiert und gleichzeitig haben die durch die Kettfäden gerichteten Fasern aus Basalt, Glas oder anderen Fasern, nur eine sehr geringe abrasive Wirkung auf die Oberfläche der Walze 5. Dies bedeutet, dass gleichzeitig die Lebensdauer des Abstreifers 3 verlängert wird und die Beeinträchtigungen an der Oberfläche der Walze 5 sehr stark reduziert werden gegenüber ungeordneten Fasern.
  • Der gleiche Effekt ergibt sich selbstverständlich auch, wenn nur eine Gewebelage oder mehrere Gewebelagen in dem Abstreifer 3 übereinandergestapelt angeordnet sind.
  • In der Figur 4 ist der Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß beispielsweise dem Anspruch 10 dargestellt. Das Verfahren beginnt in einem Startblock. In einem ersten Block 101 wird das Gewebe zugeschnitten, so dass es in seinen Hauptabmessungen etwa den späteren Hauptabmessungen des Abstreifers 3 entspricht.
  • In einem zweiten Schritt 103 wird der thermoplastische Kunststoff beispielsweise Propylensulfid in pulverförmiger Form auf das Gewebe bzw. die verschiedenen Gewebelagen aufgebracht.
  • Anschließend werden, im Fall eines Abstreifers mit mehreren Gewebelagen die Gewebelagen in einem optionalen Schritt 105 übereinandergelegt und schließlich werden in einem weiteren Schritt 107 das Gewebe bzw. die Gewebelagen mit dem thermoplastischen Kunststoff durch gleichzeitiges Erwärmen und Pressen bzw. durch gleichzeitiges Erwärmen und Walzen zwischen zwei gegenläufig rotierenden Walzen miteinander verbunden.
  • Dadurch ergibt sich die in der Figur 3 dargestellte Deformation der Schuss- bzw. Kettfäden und die vorteilhaften Gebrauchseigenschaften des erfindungsgemäßen Abstreifers. Danach ist das erfindungsgemäße Verfahren beendet.
  • In entsprechender Weise verläuft auch das Verfahren gemäß dem nebengeordneten Anspruch 11 ab. Der einzige Unterschied besteht darin, dass anstelle eines thermoplastischen Kunststoffs in Pulverform auf das Gewebe ein duroplastischer, noch nicht ausgehärteter Kunststoff in flüssiger Form auf das Gewebe aufgebracht wird.

Claims (16)

  1. Abstreifer für eine Walze (1), wobei der Abstreifer (3) in eingebautem Zustand parallel zu einer Drehachse der Walze (1) angeordnet ist und mit einer Abstreiferkante (4) auf der Oberfläche (5) der sich drehenden Walze (1) gleitend anliegt, wobei die Oberfläche des Abstreifers (3) mindestens im Bereich seiner Abstreiferkante (4) mit einer Verschleiß-Schutzschicht (6) versehen ist, wobei der Abstreifer (3) einen aus faserverstärktem thermoplastischen Kunststoff bestehenden Grundkörper (7) aufweist und die Verschleiß-Schutzschicht (6) einen oxidkeramischen Werkstoff enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (7) mindestens eine Lage eines Gewebes aufweist.
  2. Abstreifer für eine Walze (1), wobei der Abstreifer (3) in eingebautem Zustand parallel zu einer Drehachse der Walze (1) angeordnet ist und mit einer Abstreiferkante (4) auf der Oberfläche (5) der sich drehenden Walze (1) gleitend anliegt, wobei die Oberfläche des Abstreifers (3) mindestens im Bereich seiner Abstreiferkante (4) mit einer Verschleiß-Schutzschicht (6) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstreifer (3) einen aus faserverstärktem duroplastischen Kunststoff bestehenden Grundkörper (7) aufweist, dass der Grundkörper (7) mindestens eine Lage eines Gewebes aufweist.
  3. Abstreifer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe Fasern aus Glas, Kohle und/oder Basalt enthält.
  4. Abstreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis von Fasern und der Kunststoffmatrix in einem Bereich von 59/41 Gewichts-% bis 62/38 Gewichts-% liegt.
  5. Abstreifer nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff Polypropylensulfid ist.
  6. Abstreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleiß-Schutzschicht (6) Aluminiumoxid (Al2O3), Zirkonoxid (Zr2O3), Titanoxid (TiO2), Yttriumoxid (Y2O3), Kalziumoxid (CaO), Chromoxid (Cr2O3), Wolframcarbid (W2C, WC) oder eine Mischung hiervon enthält oder aus diesen Materialien oder Mischungen besteht.
  7. Abstreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleiß-Schutzschicht (6) eine Breite von weniger als 20 mm, bevorzugt von weniger als 16 mm und besonders bevorzugt eine Breite von 12 mm hat.
  8. Abstreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstreifer (3) im Bereich der Abstreiferkante (4) abgeschrägt ist und einen Winkel zwischen 20° und 30° aufweist.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Grundkörpers (7) eines Abstreifers (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 sowie 3 bis 8 umfassend die Verfahrensschritte:
    - Konfektionieren des Gewebes
    - Aufbringen des thermoplastischen Kunststoffs in Pulverform auf das Gewebe
    - Verbinden des Gewebes mit dem thermoplastischen Kunststoff durch gleichzeitiges Erwärmen und Pressen oder Walzen.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Grundkörpers (7) eines Abstreifers (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 8 umfassend die Verfahrensschritte:
    - Konfektionieren des Gewebes
    - Aufbringen eines duroplastischen Kunststoffs auf das Gewebe,
    - Verbinden des Gewebes mit dem duroplastischen Kunststoff und Aushärten des duroplastischen Kunststoffs durch gleichzeitiges Erwärmen und Pressen oder Walzen.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (7) aus mehreren Gewebelagen besteht, und dass auf jede Gewebelage thermoplastischer Kunststoff in Pulverform aufgebracht wird, und dass die Gewebelagen vor dem Verbinden mit dem thermoplastischen Kunststoff übereinandergelegt werden, so dass durch das gleichzeitige Erwärmen und Pressen oder Walzen auch die Gewebelagen durch den thermoplastischen Kunststoff miteinander verbunden werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (7) aus mehreren Gewebelagen besteht, und dass auf jede Gewebelage duroplastischer Kunststoff in flüssiger Form aufgebracht wird, und dass die Gewebelagen vor dem Verbinden mit dem thermoplastischen Kunststoff übereinandergelegt werden, so dass durch das gleichzeitige Erwärmen und Pressen oder Walzen auch die Gewebelagen durch das Aushärten des duroplastischen Kunststoffs miteinander verbunden werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff durch die Erwärmung kurzzeitig seine Fließtemperatur erreicht, so dass durch das gleichzeitige Erwärmen und Pressen oder Walzen auch die Gewebelagen durch den thermoplastischen Kunststoff miteinander verbunden werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Grundkörper (7) eine Abstreiferkante (4) ausgebildet wird, und die Verschleißschutzschicht in einem an die Abstreiferkante (4) anschließenden Bereich aufgebracht wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleiß-Schutzschicht (6) im im Plasmaspritzverfahren, im Hochgeschwindigkeitsspritzverfahren oder im Flammspritzverfahren aufgebracht wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Verschleiß-Schutzschicht (6) eine Versiegelung aufgebracht wird.
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