NO310573B1

NO310573B1 - Coating for rollers and plates as well as the method of applying the coating

Info

Publication number: NO310573B1
Application number: NO20002609A
Authority: NO
Inventors: Steinar Stav
Original assignee: Folla Tech As
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2000-05-22
Publication date: 2001-07-23
Also published as: SE0100310L; NO20002609D0; SE0100310D0; SE523542C2; NO20002609A

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et belegg for valser, særlig for anvendelse innen papirindustri, og slite- og mellomleggsplater, særlig ved tilvirkning av spon- og fiberplater, hvor belegget består av et basissjikt av metall og et toppsjikt, samt en fremgangsmåte for beleggingen. The present invention relates to a coating for rollers, particularly for use in the paper industry, and wear and intermediate plates, particularly in the manufacture of chipboard and fiberboard, where the coating consists of a base layer of metal and a top layer, as well as a method for the coating.

Valser og slite- og mellomleggsplater som anvendes innen papirindustrien og ved tilvirkning av spon- og fiberplater er velkjent. Imidlertid er et problem med disse kjent løsningene at de ikke oppfyller dagens krav til tilstrekkelige overflateegenskaper som er nødvendig for å sikre en jevn og høy produksjon og for å unngå skader på overflaten til papirproduktene som produseres. Rollers and wear and spacer plates used in the paper industry and in the production of chipboard and fiberboard are well known. However, a problem with these known solutions is that they do not meet the current requirements for adequate surface properties which are necessary to ensure a uniform and high production and to avoid damage to the surface of the paper products being produced.

Det er blant annet kjent fra SE 216342 å belegge en overflate med et basissjikt for deretter å belegge med et It is known, among other things, from SE 216342 to coat a surface with a base layer and then coat with a

toppsjikt. Det omtales i dette dokumentet en fremgangsmåte for å belegge en overflate med et sjikt av nikkelkromoksid og deretter et sjikt av polytetrafluoreten eller fluorisert sampolymer av eten eller propen. Fremgangsmåten går ut på å belegge en overflate av et material, hvor smeltepunktet ligger over 390°C. Overflaten rengjøres for olje og løsningsmiddel, oppvarmes til omtrent 122°C og deretter pålegges et sjikt av nikkelkromoksid. Overflaten oppvarmes deretter til omtrent 177°C, hvorpå et tynt sjikt av aluminiumoksid påføres, overflaten avkjøles og deretter pålegges et sjikt av polymer ved sprøyting. Dette etter-følges av tørking av overflaten og påfølgende oppvarming for fastsmelting av belegget til overflaten. top layer. This document describes a method for coating a surface with a layer of nickel chromium oxide and then a layer of polytetrafluoroethylene or fluorinated copolymer of ethylene or propylene. The method involves coating a surface with a material whose melting point is above 390°C. The surface is cleaned of oil and solvent, heated to approximately 122°C and then a layer of nickel chromium oxide is applied. The surface is then heated to approximately 177°C, whereupon a thin layer of aluminum oxide is applied, the surface is cooled and then a layer of polymer is applied by spraying. This is followed by drying of the surface and subsequent heating to fuse the coating to the surface.

Fremgangsmåten som omtalt i SE 216342 er tungvint og krever ovnsoppvarming eller kompliserte oppvarmings-anordninger. For å oppnå sjikt med tilstrekkelige egenskaper må toppsjikt som fremstilles med denne fremgangsmåten, varmebehandles ved temperaturer fra omtrent 150°C til omtrent 390°C over en viss tid, som vanligvis er fra 30 minutter til 120 minutter avhengig av type toppsjikt-material som benyttes. The method described in SE 216342 is cumbersome and requires oven heating or complicated heating devices. In order to obtain layers with sufficient properties, top layers produced by this method must be heat treated at temperatures from approximately 150°C to approximately 390°C over a certain time, which is usually from 30 minutes to 120 minutes depending on the type of top layer material used .

På valser innen papirindustrien, for eksempel presse-valser, ledevalser, limvalser og tørkesylindere er de tidligere beskrevne egenskapene av største viktighet for å opprettholde høy produksjon og for å unngå ytre skader på papirproduktene. On rollers within the paper industry, for example press rollers, guide rollers, glue rollers and drying cylinders, the previously described properties are of utmost importance to maintain high production and to avoid external damage to the paper products.

Ved pressing av spon- fiberplater anvendes metallplater for innmating og mellomlegg. Disse platene krever også egenskaper som tidligere nevnt for å opprettholde høy produksjon og høy kvalitet på ytterflaten. When pressing fiberboard, metal plates are used for feeding and intermediate layers. These plates also require properties as previously mentioned in order to maintain high production and high quality of the outer surface.

Ubehandlede valser og metallplater medfører ofte maskinstopp og vedlikehold av de aktuelle overflatene, noe som innebærer tidkrevende og kostbar bearbeiding og ren-<g>jøring. Untreated rolls and metal sheets often result in machine downtime and maintenance of the relevant surfaces, which entails time-consuming and expensive processing and cleaning.

Det er derfor et formål med foreliggende oppfinnelse å frembringe et kombinasjonssjikt ved hjelp av en enkel fremgangsmåte og som er hardt og slitesterkt, har lav friksjonskoeffisient, og som er vannavvisende og smuss- og støvavvisende. Toppsjiktet ifølge foreliggende oppfinnelse må ikke varmebehandles etter påføring. Det er kun nødvendig med svak varme, omtrent 40°C til omtrent 60°C, for å oppnå de nødvendige egenskaper. Selv om toppsjiktet påføres ved lav temperatur, har sjiktet høy temperaturmotstand uten å klebe eller å miste sin hardhet. Sjiktet kan dessuten anvendes ved driftstemperaturer på opptil omtrent 220°C. It is therefore an object of the present invention to produce a combination layer by means of a simple method which is hard and durable, has a low coefficient of friction, and which is water repellent and dirt and dust repellent. The top layer according to the present invention must not be heat treated after application. Only mild heat, approximately 40°C to approximately 60°C, is required to achieve the required properties. Although the top layer is applied at a low temperature, the layer has high temperature resistance without sticking or losing its hardness. The layer can also be used at operating temperatures of up to approximately 220°C.

En foretrukket utførelse av belegget ifølge foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved et kombinasjonssjikt omfattende et basissjikt som består av et antall termisk sprøytet mikroporøse og væskeabsorberende metallag, og et toppsjikt som består av et antall penetrerende og tettende lag av bor-nitrid. A preferred embodiment of the coating according to the present invention is characterized by a combination layer comprising a base layer consisting of a number of thermally sprayed microporous and liquid-absorbing metal layers, and a top layer consisting of a number of penetrating and sealing layers of boron nitride.

Foretrukne alternative utførelser er kjennetegnet ved at basissjiktet omfatter et antall lag av hardt og korrosjonsbestandig material, så som for eksempel kromstål, rustfritt eller syrefast stål, krom eller wolframkarbid, krom eller aluminiumoksid, eller bronse, og at toppsjiktet omfatter et antall påførte lag av bor-nitrid pulver oppløst i etanol. Sjikttykkelsen til belegget er fra omtrent 0.01 mm til 10 mm, foretrukket omtrent 0.05 mm til 5 mm. Preferred alternative designs are characterized by the fact that the base layer comprises a number of layers of hard and corrosion-resistant material, such as for example chrome steel, stainless or acid-resistant steel, chrome or tungsten carbide, chrome or aluminum oxide, or bronze, and that the top layer comprises a number of applied layers of boron -nitride powder dissolved in ethanol. The layer thickness of the coating is from about 0.01 mm to 10 mm, preferably about 0.05 mm to 5 mm.

En foretrukket fremgangsmåte for å påføre belegget ifølge foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved at flaten blåserenses for å oppnå en tilfredsstillende overflateruhet på omtrent Ra 0.5 til 5.0, foretrukket omtrent Ra 1.0 til 4.0, at overflaten oppvarmes til en temperatur på omtrent 40°C til 60°C, foretrukket omtrent 50°C, hvorpå basissjiktet termisk sprøytes på overflaten, at når ønsket sjikttykkelse oppnås på basissjiktet påføres toppsjiktet ved en temperatur på omtrent 30°C til 70°C, foretrukket omtrent 40°C til 60°C, og at toppsjiktet påføres som et antall lag med bor-nitrid suspensjon. A preferred method for applying the coating according to the present invention is characterized by the fact that the surface is blast cleaned to achieve a satisfactory surface roughness of approximately Ra 0.5 to 5.0, preferably approximately Ra 1.0 to 4.0, that the surface is heated to a temperature of approximately 40°C to 60° C, preferably about 50°C, after which the base layer is thermally sprayed on the surface, that when the desired layer thickness is achieved on the base layer, the top layer is applied at a temperature of about 30°C to 70°C, preferably about 40°C to 60°C, and that the top layer applied as a number of layers of boron-nitride suspension.

Foretrukne alternative utførelser av fremgangsmåten er kjennetegnet ved at toppsjiktet påføres som bor-nitrid pulver oppløst i etanol, og hvor etanolen etter påføring fordamper og frembringer, i kombinasjon med basissjiktet, et ikke-klebelig og vannavvisende lavfriksjonssjikt. Toppsjiktet påføres med en sprøytepistol, som anvender kald eller varm trykkluft, eller ved pensling. Den første påfør-ingen av bor-nitrid suspensjonen penetrerer inn i basissjiktet, festes i basissjiktets mikroporer og samles mellom sjiktets harde partikler for å frembringe en ønsket lav-friksjonsegenskap. Etter en ønsket tørketid etter den første påføringen av bor-nitrid, påføres et nytt lag bor-nitrid suspensjon, som etter en ny ønsket tørketid overflatebehandles med et passende pussemiddel. Ytterlige lag med bor-nitrid suspensjon vekselvis påføres og overflatebehandles etter en ønsket tørketid til det frembringes en jevn og glatt overflate. Preferred alternative embodiments of the method are characterized by the fact that the top layer is applied as boron nitride powder dissolved in ethanol, and where the ethanol evaporates after application and produces, in combination with the base layer, a non-sticky and water-repellent low-friction layer. The top layer is applied with a spray gun, which uses cold or hot compressed air, or by brushing. The first application of the boron nitride suspension penetrates into the base layer, is fixed in the base layer's micropores and collects between the layer's hard particles to produce a desired low-friction property. After a desired drying time after the first application of boron nitride, a new layer of boron nitride suspension is applied, which after a new desired drying time is surface treated with a suitable polishing agent. Additional layers of boron nitride suspension are alternately applied and surface treated after a desired drying time until an even and smooth surface is produced.

Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere under henvis-ning til den medfølgende tegning, hvori det vises et utsnitt av et belegg for en valse eller en plate, ifølge en foretrukket utførelse av foreliggende oppfinnelse. The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawing, in which a section of a coating for a roller or a plate is shown, according to a preferred embodiment of the present invention.

Figuren viser grunnmaterialets 10 overflate til valsen eller platen. Før påføring av basissjiktet 20 overflatebehandles grunnmaterialet 10 ved blåserensing, så som for eksempel sandblåsing, slik at overflaten i grunnmaterialet oppnår en overflateruhet med en ruhetsverdi på mellom omtrent Ra 0.5 og 5.0, foretrukket mellom omtrent Ra 1.0 og 4.0. Overflatebehandlingen utføres for at basissjiktets 20 holdfasthet til grunnmaterialet 10 skal bli så god som mulig. The figure shows the surface of the base material 10 for the roller or plate. Before applying the base layer 20, the base material 10 is surface treated by blast cleaning, such as for example sandblasting, so that the surface of the base material achieves a surface roughness with a roughness value of between approximately Ra 0.5 and 5.0, preferably between approximately Ra 1.0 and 4.0. The surface treatment is carried out so that the base layer 20's adhesion to the base material 10 will be as good as possible.

Blåserensingen fører til at grunnmaterialet oppnår en bestemt ruhet, slik at partiklene i en etterfølgende termisk metallsprøyting fester seg til overflaten til grunnmaterialet 10 ved diffusjon og mekanisk festing, så som varmeoverføring og krymping. The blast cleaning causes the base material to achieve a certain roughness, so that the particles in a subsequent thermal metal spraying adhere to the surface of the base material 10 by diffusion and mechanical attachment, such as heat transfer and shrinkage.

Før den nevnte termiske metallsprøytingen av basissjiktet 20, utføres en forvarming av grunnmaterialets overflate med for eksempel en varmluftpistol, gassbrenner eller lignende, til mellom omtrent 40°C til 60°C, foretrukket omtrent 50°C. Forvarmingen utføres for å forhindre varmespenning og vridning som kan redusere det termiske sjiktets holdfasthet til overflaten til grunn-materialet 10. I noen tilfeller er ikke denne forvarmingen nødvendig, dette er avhengig av type grunnmaterial og materialvalg for basissj iktet. Before the aforementioned thermal metal spraying of the base layer 20, a preheating of the surface of the base material is carried out with, for example, a hot air gun, gas burner or the like, to between approximately 40°C to 60°C, preferably approximately 50°C. The pre-heating is carried out to prevent heat stress and twisting which can reduce the thermal layer's adhesion to the surface of the base material 10. In some cases this pre-heating is not necessary, this depends on the type of base material and material choice for the base layer.

Foreliggende oppfinnelse omfatter, i en foretrukket utførelse, et basissjikt 20 som er mikroporøst og væskeabsorberende og et toppsjikt 30 som er penetrerende og tettende. Basissjiktet 20 påføres ved metallsprøyting hvor forstøvet smeltet metall sprøytes på overflaten til grunn-materialet 10. Dette kan utføres ved at pulver eller metalltråd mates inn i en varmekilde hvor sprøytematerialet finfordeles og i varm, myk tilstand sprøytes mot overflaten til grunnmaterialet 10, hvorpå sprøytepartiklene avkjøles, fester seg og danner et mikroporøst sjikt. The present invention comprises, in a preferred embodiment, a base layer 20 which is microporous and liquid absorbent and a top layer 30 which is penetrating and sealing. The base layer 20 is applied by metal spraying where atomized molten metal is sprayed onto the surface of the base material 10. This can be carried out by feeding powder or metal wire into a heat source where the spray material is finely divided and in a warm, soft state is sprayed against the surface of the base material 10, after which the spray particles cool down , adheres and forms a microporous layer.

Passende sprøytematerial for basissjiktet må være et hardt og korrosjonsbestandig material. Basert på grundig utprøving viser det seg at material som består av, eller omfatter, kromstål, rustfritt eller syrefast stål, krom eller wolframkarbid, krom eller aluminiumsoksid, eller bronse er best egnet som basissjikt. Materialet påføres ved termisk sprøyting så som for eksempel plasmasprøyting, lysbuesprøyting, eller flammesprøyting ved høy- eller lav hastighet., til en sjikttykkelse av omtrent 0.01 mm til omtrent 10 mm, foretrukket omtrent 0.05 mm til omtrent 5 mm, avhengig av grunnmaterialet og/eller anvendelsesområde. Andre kjente metallsprøytemetoder kan selvfølgelig også benyttes. Suitable spray material for the base layer must be a hard and corrosion-resistant material. Based on thorough testing, it appears that material consisting of, or comprising, chrome steel, stainless or acid-resistant steel, chrome or tungsten carbide, chrome or aluminum oxide, or bronze is best suited as a base layer. The material is applied by thermal spraying such as, for example, plasma spraying, arc spraying, or flame spraying at high or low speed., to a layer thickness of about 0.01 mm to about 10 mm, preferably about 0.05 mm to about 5 mm, depending on the base material and/or area of application. Other known metal spraying methods can of course also be used.

Etter at basissjiktet 20 er påført til ønsket sjikttykkelse, påføres en bor-nitrid suspensjon på basissjiktet, med for eksempel en kald eller varmlufts sprøytepistol. Bor-nitrid sjiktet kan også påføres med pensling eller annen vanlig påføringsmetode, men anvendelse av en sprøyte-pistol gir det beste resultatet. After the base layer 20 has been applied to the desired layer thickness, a boron nitride suspension is applied to the base layer, for example with a cold or hot air spray gun. The boron-nitride layer can also be applied by brushing or another common application method, but using a spray gun gives the best result.

Dette toppsjiktet 30 av bor-nitrid suspensjon penetrerer inn i basissjiktet 20, dvs. at bor-nitrid partikler fester seg i basissjiktets 20 mikroporer og samles mellom sjiktets harde partikler. Slik dannes lavfriksjons-egenskapen. Bor-nitrid suspensjonen danner dermed toppsjiktet 30 omfattende et antall påførte lag av bor-nitrid pulver oppløst i etanol, hvor etanolen etter påføring fordamper og frembringer, i kombinasjon med basissjiktet, et ikke-klebelig og vannavvisende lavfriksjonssjikt. This top layer 30 of boron-nitride suspension penetrates into the base layer 20, i.e. that boron-nitride particles stick in the micropores of the base layer 20 and collect between the layer's hard particles. This is how the low-friction property is formed. The boron-nitride suspension thus forms the top layer 30 comprising a number of applied layers of boron-nitride powder dissolved in ethanol, where the ethanol evaporates after application and produces, in combination with the base layer, a non-sticky and water-repellent low-friction layer.

Etter en viss tørketid påføres ytterlig et lag med bor-nitrid suspensjon som etter en ny tørketid, pusses med et fint pussmiddel. Denne operasjonen gjentas et antall ganger til det oppnås en fin og glatt ytre overflate. After a certain drying time, an additional layer of boron nitride suspension is applied which, after a new drying time, is sanded with a fine sanding agent. This operation is repeated a number of times until a nice and smooth outer surface is achieved.

Foreliggende oppfinnelse frembringer dermed et belegg for valser, særlig for anvendelse innen papirindustri, og slite- og mellomleggsplater, særlig for tilvirkning av spon- og^ fiberplater, bestående av et basissjikt av metall eller keramikk og et toppsjikt. Særlig frembringes et kombinasjonssjikt omfattende et basissjikt som består av et antall termisk sprøytet mikroporøse og væskeabsorberende metallag, og et metallisk toppsjikt som består av et antall penetrerende og tettende lag av bor-nitrid. Dette belegget frembringer harde slitesterke, glatte lavfriksjonssjikt med følgende typiske egenskaper; vannavvisende, smuss- og støv-avvisende samt høy motstand mot korrosjon, sammenlignet med for eksempel rustfritt stål, og temperatur. The present invention thus produces a coating for rollers, particularly for use in the paper industry, and wear and intermediate plates, particularly for the production of chipboard and fiberboard, consisting of a base layer of metal or ceramic and a top layer. In particular, a combination layer is produced comprising a base layer consisting of a number of thermally sprayed microporous and liquid-absorbing metal layers, and a metallic top layer consisting of a number of penetrating and sealing layers of boron nitride. This coating produces hard wear-resistant, smooth low-friction layers with the following typical properties; water-repellent, dirt- and dust-repellent as well as high resistance to corrosion, compared to, for example, stainless steel, and temperature.

Claims

1. Coating for rollers, in particular for use in the paper industry, and wear and spacer plates, in particular for the production of chipboard and fiberboard, consisting of a base layer of metal or ceramic and a top layer, characterized by a combination layer comprising a base layer consisting of a number of thermally sprayed microporous and liquid absorbent metal layers, and a top layer consisting of a number of penetrating and sealing layers of boron nitride.

2. Coating in accordance with claim 1, characterized in that the base layer comprises a number of thermally sprayed layers of hard and corrosion-resistant material, such as, for example, chrome steel, stainless or acid-resistant steel, chrome or tungsten carbide, chrome or aluminum oxide, or bronze.

3. Coating in accordance with claim 1, characterized in that. the top layer comprises a number of applied layers of boron nitride powder dissolved in ethanol.

4. Coating in accordance with claims 1-3, characterized in that the layer thickness is from approximately 0.01 mm to 10 mm, preferably approximately 0.05 mm to 5 mm.

4. Procedure for coating rollers, especially for use in the paper industry, and wear and intermediate plates, especially in the production of chipboard and fiberboard, where the surface of a surface to be coated is cleaned, treated and heated, then the surface is coated with a base layer of metal which is heated and sprayed onto the surface, after which a top layer is applied over the base layer, characterized by that the surface of the base material (10) is blast cleaned to achieve a satisfactory surface roughness of approximately Ra 0.5 to 5.0, preferably approximately Ra 1.0 to 4.0, that the surface of the base material (10) is heated to a temperature of approximately 40°C to 60°C, preferably approximately 50°C, whereupon the base layer (20) is thermally sprayed onto the surface, that after the desired layer thickness has been achieved on the base layer (20), the top layer (30) is applied at a temperature of approximately 30°C to 70°C, preferably approximately 40°C to 60°C, and that the top layer (30) is applied as a number of layers of boron nitride suspension.

5. Method in accordance with claim 4, characterized in that the top layer (30) is applied as boron nitride powder dissolved in ethanol, where the ethanol evaporates after application and produces, in combination with the base layer (20), a non-adhesive and water-repellent low- friction onsj ikt.

6. Method in accordance with claims 4-5, characterized in that the top layer (30) is applied with a spray gun, which uses cold or hot compressed air, or by brushing.

7. Method in accordance with claims 4-6, characterized in that the first application of the boron nitride suspension penetrates into the base layer (20), is fixed in the base layer's micropores and is collected between the layer's hard particles so that a desired low-friction property is produced .

8. Method in accordance with claims 4-7, characterized in that after a desired drying time after the first application of boron nitride, a new layer of boron nitride suspension is applied, which after a new desired drying time is surface treated with a suitable polishing agent.

9. Method in accordance with claim 8, characterized in that additional layers of boron nitride suspension are alternately applied and surface treated after a desired drying time until a smooth and smooth surface is produced.