Bis zu 50-fache Standzeiterhöhung:

Verschleißfeste Antihaftschichten auf Metall- und Kunststoffwalzen

Schichten aus PTFE (Polytetrafluorethylen) weisen hervorragende Antihaft-Eigenschaften auf, doch sind sie leider nicht sehr haltbar. Diese Problematik kennen viele Menschen aus der Küche, wo der Antihaftbelag so mancher Bratpfanne binnen kurzer Zeit zerkratzt und damit unwirksam wird.

Industrielle Anwendungen setzen die empfindlichen Oberflächen noch viel höheren Belastungen aus. Durch eine Duplexbeschichtung, die einen Antihaftüberzug mit einer thermisch gespritzten Verschleißschutzschicht kombiniert, lässt sich die Standzeit von Walzen in Papier-, Folien- und Druckmaschinen sowie bei der Herstellung und Weiterverarbeitung von Klebebändern und Hygieneartikeln um das 20- bis 50-fache erhöhen. Und das gilt nicht nur für Metallwalzen: Dank innovativer Verfahrens- und Produktentwicklungen ist es der AST Beschichtungstechnik GmbH in Rot am See gelungen, neben Aluminium und Stahl auch Kunststoffe wie PA (Polyamid), PU (Polyurethan), GFK (glasfaserverstärkte Kunststoffe) und CFK (kohlefaserverstärkte Kunststoffe) mit einer verschleißfesten Thermcoat®-Antihaftbeschichtung zu versehen.

Die perfekte Schicht für jede Anwendung

Antihaftbeschichtete Walzen erfüllen in vielen Produktionsanlagen zentrale Funktionen. Die Erhöhung ihrer Verschleißbeständigkeit bedeutet reduzierte Wartung, geringere Maschinenstillstandzeiten und damit gesteigerte Produktivität. Bei einer Standzeiterhöhung um das 20- bis 50-fache gegenüber herkömmlichen PTFE-Oberflächen lohnt sich ein nur etwa dreimal so teurer Duplexüberzug auf jeden Fall. Einen weiteren Pluspunkt der Thermcoat-Oberflächen stellt die breite Palette für das Thermische Spritzen geeigneter Schichtwerkstoffe dar, durch deren Auswahl sich die Schicht für jeden Anwendungsfall maßanfertigen lässt. „Die Anforderungen an die Schichtoberfläche sind bei der Herstellung von hochempfindlichen Folien natürlich wesentlich höher als in der Wellpappenproduktion“, erklärt AST-Gründer und Geschäftsführer Reiner Weidinger. Darüber hinaus spielen neben dem Antihaftverhalten oft weitere Eigenschaften wie die elektrische Leitfähigkeit, die Temperaturbeständigkeit oder das Traktionsvermögen der Schicht eine große Rolle. Messwalzen etwa, mit denen die Bahngeschwindigkeit in Papiermaschinen ermittelt wird, erhalten eine verschleißfeste Antihaftschicht mit besonders hohem Reibwert. Dadurch nimmt die Papierbahn die Walze mit, ohne jedoch an ihr festzukleben. So stimmen die Geschwindigkeiten von Bahn und Messwalze stets überein – es sei denn, die Walze ist zu schwer.

Marktführer in der Beschichtung
von Composit-Werkstoffen

Bei Stahl- und Aluminiumwalzen entsteht durch deren hohes Gewicht ein Schlupf zwischen Bahn- und Walzengeschwindigkeit, d.h. die Walze benötigt aufgrund der Trägheit ihrer Masse einige Zeit, um sich an eine veränderte Bahngeschwindigkeit anzupassen. Die durch diese Verzögerung bedingte Ungenauigkeit der Messung wirkt sich negativ auf die Steuerung aus. Eine interessante Alternative zu Stahl und Aluminium bilden kohlefaserverstärkte Kunststoffe (CFK). Dieses sehr steife und feste Material zeichnet sich durch ein besonders geringes Gewicht aus. Leider ist die Oberfläche nicht besonders verschleißbeständig, so dass die Funktion der Walzen häufig nur mit einer Beschichtung gegeben ist. Da der Werkstoff aber nicht temperaturbeständig ist, wird eine thermische Beschichtung erheblich erschwert.

„Mit diesem Problem haben sich in den vergangenen Jahren viele Spritzbetriebe beschäftigt“, berichtet Reiner Weidinger. „Die meisten gaben jedoch schnell wieder auf, weil sich mit der Beschichtung von CFK-Walzen zunächst keine größeren Umsätze erzielen ließen.“ AST blieb am Ball, und als vor kurzem die Nachfrage zu steigen begann, hatte sich das 1992 gegründete Unternehmen einen beachtlichen Know-how-Vorsprung erarbeitet. Mit seinen 12 Mitarbeitern konnte sich der nahe Crailsheim in Baden-Württemberg angesiedelte Betrieb in der Beschichtung von Composit-Werkstoffen europaweit als Marktführer etablieren.

Thermische Spritzschichten auf Kunststoff
dank innovativer Technik

Bei der Beschäftigung mit verschleißfesten Antihaftschichten für CFK-Walzen fand AST eine Möglichkeit, mit allen gängigen thermischen Spritzverfahren jeden beliebigen Schichtwerkstoff auf faserverstärkte sowie reine Kunststoffe aufzutragen. Entscheidend ist einerseits eine intensive CO2-Kühlung, durch die sich die Walzenoberfläche während des Beschichtungsprozesses auf maximal 40 °C erwärmt und damit deutlich unter ihrem Zersetzungspunkt bleibt. Andererseits gewährleistet eine speziell entwickelte Verbindungsschicht eine hervorragende Haftung der eigentlichen Funktionsschicht. Der Auftrag dieser Verbindungsschicht erfolgt durch ein von AST optimiertes Lichtbogenspritzverfahren. Anschließend lässt sich die gewünschte Oberfläche mit jedem beliebigen thermischen Spritzverfahren herstellen.

Auch die leichten CFK-Messwalzen versieht AST mit einem auf dieser Verbindungsschicht fixierten Antihaftüberzug. Ihr Einsatz in der Papierproduktion gewährt nicht nur genaue Messergebnisse und eine exakte Steuerung, sondern verringert auch die notwendige Antriebsleistung der Maschine.

Kleinere Werkstücke beschichtet AST im Stammhaus in Rot am See; größere Walzen bis zu 2 m Durchmesser, 17 m Gesamtlänge und 20 t Gewicht übernimmt das neue Werk am Standort Herford. Die dort Mitte 1999 in Betrieb genommene, über eine Dachöffnung zu bestückende Kombinations-Spritzkabine wurde nach dem neuesten Stand der Technik errichtet. Computergesteuerte Vorschub- und Rotationsbewegungen sowie eine Massenflussregelung der Betriebsparameter garantieren hohe Prozesssicherheit und reproduzierbare Schichtqualität. Während üblicherweise für jedes thermische Spritzverfahren eine eigene Kabine existiert, ist die Herforder Anlage für alle Verfahren ausgestattet. Das ermöglicht dank verminderter Rüstzeiten einen schnellen, effizienten Schichtaufbau auch bei Werkstoffkombinationen, die mit unterschiedlichen Verfahren aufgetragen werden. „Für uns bedeutet das einen wesentlichen Vorteil bei der Beschichtung von Composites wie CFK“, erklärt Rainer Schwetzke, Produktionsleiter in Herford.

Neben Walzen aus CFK beschichtet AST jedoch auch Stahl- und Aluminiumwalzen mit Metall, Hartmetall und Keramik oder mit einer verschleißfesten Antihaftkombination. Kunden sind dabei sowohl Walzenhersteller als auch Firmen, die Walzen in ihrer Produktion einsetzen und die insbesondere bei Neubeschichtungen auf die Erfahrung von AST vertrauen.

Know-how-Transfer in der GTS

In der Herstellung thermischer Spritzschichten auf faserverstärkten Kunststoffen sowie verschleißfester Antihaftschichten allgemein gehört AST heute zu den führenden Anbietern in Europa. Diese Position will das Unternehmen weiter ausbauen. Dazu ist es notwendig, stets über den aktuellen Technologie-Stand informiert zu sein. „Hierbei kommt uns die Mitgliedschaft in der GTS zugute“, versichert Reiner Weidinger, dessen Betrieb zu den ersten Mitgliedern der 1992 gegründeten GTS Gemeinschaft Thermisches Spritzen e.V. zählt. Dem ursprünglich deutschen, inzwischen internationalen Zusammenschluss von 117 Anwendern und Förderern des Thermischen Spritzens gehören auch Hersteller von Spritzanlagen und -werkstoffen an. „So können wir uns bei GTS-Veranstaltungen aus erster Hand über technische Neuheiten informieren“, stimmt Rainer Schwetzke zu, der bei AST unter anderem für die Produktentwicklung zuständig ist. Er hält sich auch über Ergebnisse aus der universitären Forschung auf dem Laufenden. Vor seiner Tätigkeit für AST war der Diplom-Ingenieur als wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Prof. Dr. Heinrich Kreye, einem anerkannten Experten auf dem Gebiet des Thermischen Spritzens, an der Universität der Bundeswehr Hamburg beschäftigt. Im Jahre 2000 strebt er mit AST eine spezifische Verfahrens-, Personen- und Produktzertifizierung für das Thermische Spritzen an. „Gerade bei der Werbung neuer Kunden oder bei neuen Anwendungen schafft dieses von der GTS ins Leben gerufene Zertifikat Vertrauen“, ist Rainer Schwetzke überzeugt.

Zufriedene Kunden als Qualitätsbeweis

Den besten Qualitätsbeweis liefern natürlich langjährige zufriedene Kunden. Die AST-Reklamationsrate von unter 0,1 % spricht für sich. Neben den hochwertigen Produkten überzeugt der freundliche, schnelle Service. So mancher überraschende Auftrag muss noch am selben Tag erledigt werden. „Wir verkaufen die Walzen noch warm“, schmunzelt Geschäftsführer Reiner Weidinger. Beim Verlassen des Betriebsgeländes beträgt die Oberflächentemperatur der frisch beschichteten und komplett nachbearbeiteten Bauteile teilweise noch rund 40 °C. Es kommt aber nicht nur auf Schnelligkeit an, sondern auch auf Flexibilität. Bietet keine Standardbeschichtung die ideale Lösung, liefert AST eine individuell abgestimmte Sonderanfertigung. Mit Hilfe der vielseitigen Technik des Thermischen Spritzens ist das kein Problem.

Autorin: Simone Arends

Weitere Informationen sind erhältlich bei

GTS Gemeinschaft Thermisches Spritzen e.V.
Werner Krömmer
c/o Linde AG, Geschäftsbereich Linde Gas
Carl-von-Linde-Str. 25, D-85716 Unterschleißheim
per Fax: +49-(0)89-31001-5364
per E-Mail: info@gts-ev.de
Internet: www.gts-ev.de

AST Beschichtungstechnik GmbH
Herrn Reiner Weidinger
per Fax: 07955/936060
per E-Mail: ast@thermcoat.de
Im Internet unter: http://www.thermcoat.de

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