Abrasion |
Anwendungsbeispiel |
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Bei der Herstellung von hochwertigem Druckpapier etwa für Wandkalender, Kaufhauskataloge, Werbedrucksachen und Werbebeilagen wird die an sich fertige Papierbahn in der letzten Produktionsstufe vor dem Formatschneiden in einem sogenannten Kalander unter Druck- und Temperatureinwirkung geglättet. Man spricht im Fachjargon vom "Satinieren".
Die dafür benötigte Maschine, der sogenannte "Kalander", ist im Prinzip nichts anderes als ein Stapel von bis zu 12 übereinander angeordneten Walzen, durch die die Papierbahn von oben nach unten hindurchgeführt wird und am Ende zwischen den beiden letzten Walzen geglättet wieder hervortritt. Die Stelle zwischen zwei sich berührenden Walzen nennt man "Nip". Die Walzen des Kalanders sind aus Schalenhartguß (hier blau) hergestellt oder bestehen aus einem Stahlkern, mit einer mehrere Zentimeter dicken Auflage aus komprimierter Naturfaser oder Kunststoff (hier braun). Im Nip stehen sich also eine harte Stahloberfläche und eine relativ flexible Oberfläche gegenüber. Die Papierbahn durchläuft das Walzengerüst und wird von Nip zu Nip glatter.
Umgekehrt führt der Glättprozess zum Abrasionsverschleiß beider Walzen eines Nips. Bei den Stahlwalzen äußert sich das durch den Verlust der Walzenform und durch einen Anstieg der Oberflächenrauheit. Beide Phänomene sind schädlich für die Qualität des zu erzeugenden Papiers. Praxair hat daher abrasionsbeständige Beschichtungen für Kalanderwalzen entwickelt, die sowohl auf die zu erzeugenden Papiere, wie auch auf die jeweilige maschinenbauliche Anlagenvariante und auf die Prozessparameter, mit denen die Anlage betrieben wird, abgestimmt sind. |
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Die nachfolgende Graphik zeigt an einem Beispiel aus der Praxis, mit welchem Verlauf des Formverlustes bei unbeschichteten Hartgußwalzen gegenüber PRAXAIR-beschichteten Walzen zu rechnen ist. Unbeschichtete Walzen müssen in Abständen von ca. 6 Monaten nachgeschliffen werden. Eine PRAXAIR-beschichtete Walze erreicht dagegen ca. 8-fache Laufzeit ohne Nachbearbeitung.
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Raster-Elektronen-Mikroskop (REM) Aufnahmen verschiedener Oberflächenzustände geben ein anschauliches Bild der Verschleißbeanspruchung wieder. Unbeschichtete Oberflächen von Hartgußwalzen unterliegen einem erheblichen Anstieg der Rauheit.
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Stahloberfläche neu geschliffen
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Man erkennt feinste Bearbeitungsspuren auf einer ansonsten homogenen, geschlossenen Oberfläche. |
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Hartgußoberfläche ohne Beschichtung nach 6 Monaten
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Vorwiegend in der linken Bildhälfte, hier rot markiert, sieht man abrasive Zerstörungen der Oberfläche, die zunächst die weniger harten Gefügebestandteile des Hartgusses betreffen. Rechts daneben ist die Oberfläche zumindest noch teilweise intakt. |
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Oberfläche mit Beschichtung
PRAXAIR Detonation DPC 210 nach 18 Monaten
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Oberfläche mit Beschichtung Praxair Detonation DPC 210 nach 18 Monaten |
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