Ranke Schlanke und große Dicke

Leistungsstarke Walzen dank thermischer Beschichtung

Höchste Produktivität auf dem neuesten Stand der Technik – das ist Voraussetzung für dauerhaften Erfolg im internationalen Wettbewerb. In allen Industriebereichen drängen verbesserte Maschinen auf den Markt. Eine entscheidende Rolle spielt dabei oft die Leistungsfähigkeit von Walzen, die sich im Inneren der Anlagen schneller und schneller drehen, um eine noch rationellere und effektivere Arbeitsweise zu gewährleisten. Thermische Spritzschichten helfen Walzen jeder Größe und Form, bei verschiedensten Anwendungen den wachsenden Belastungen standzuhalten.

Als Antwort auf die steigende Produktionsgeschwindigkeit hat die Scapa Rolls Laakirchen GmbH neue Spritzschichten entwickelt, die perfekt auf die hohen Anforderungen in modernen Papiermaschinen abgestimmt sind. Dieses Know-how setzt das Unternehmen jetzt auch in anderen Branchen wie der Textil-, Druck- und Folienindustrie ein.

Papierindustrie: Qualität bei hoher Geschwindigkeit

Früher liefen die feuchten Zellstoffbahnen mit gemütlichen 700 m/min über die Granitwalzen der Papierherstellungsmaschinen. Doch die Anlagen wurden immer schneller – bis die steinernen Walzen explodierten. Die Grenze schien erreicht, als der ursprünglich auf die Herstellung von Gummiwalzen spezialisierte, internationale Scapa-Rolls-Konzern begann, Stahlwalzen mit einer selbst entwickelten Hartstoffverbindung auf Polymer-Basis zu beschichten. Die Produktion beschleunigte sich weiter, bis eine Begrenzung der Blattabgabe – d.h. der Ablösung der noch sehr feuchten, instabilen Papierbahn von der Zentralpresswalze – den Fortschritt erneut bremste.

Mittlerweile hatte Scapa Rolls ein neues Werk im oberösterreichischen Laakirchen angesiedelt, das sich zunächst auf die Herstellung, Instandsetzung und Beschichtung von Walzen für die Papierindustrie spezialisierte. 1996 führte die Scapa Rolls Laakirchen GmbH verschiedene Verfahren des Thermischen Spritzens ein. Sehr bald entwickelte sie eine keramische Schicht, die – im Plasmaverfahren auf den Guss- und Stahlmantel der Zentralpresswalze aufgebracht – eine überdurchschnittlich gute Blattabgabe erzielte. Auf dem Weg zu diesem bahnbrechenden Erfolg galt es allerdings, noch so manche Hürde zu überwinden.

„Mit einer herkömmlichen 80-KW-Plasmaspritzanlage würde es vier bis sechs Wochen dauern, die fast 60 m² große Oberfläche einer Zentralpresswalze zu beschichten“, schätzt Dr. Hasso Jungklaus, Product Manager Thermal Spraying der Scapa Rolls Laakirchen GmbH. So entstand die Idee, eine maßgeschneiderte 250-KW-Anlage zu verwenden. Bei den ersten Einsätzen der weltweit einmaligen Anlage stellte sich heraus, dass die guten Testergebnisse an kleineren Walzen sich nicht ohne weiteres auf die wuchtigen Zentralpresswalzen mit 10 m Ballenlänge und 1,20 m Durchmesser übertragen ließen. Doch konnten die Startschwierigkeiten in Zusammenarbeit mit internationalen Forschungszentren schnell überwunden werden; die neue, besonders dichte keramische Schichtqualität eroberte den Markt im Sturm. „Eine derart hohe Schichtdicke erreicht mit diesem Keramik-Spritzwerkstoff derzeit niemand außer uns“, freut sich Dr. Jungklaus. „Mit unserer leistungsstarken Plasmaanlage können wir Keramikschichten jeder Art auf Walzen bis zu 16 m Ballenlänge, 3 m Durchmesser und 120 t Gewicht aufbringen. Dieses Know-how ist auch für andere industrielle Anwendungen – etwa in den Bereichen Chemie, Hydraulik oder Druck – interessant.“

Textilindustrie: Schutz vor Schmutz

In der Textilindustrie bewährt sich seit einiger Zeit eine stark schmutzabweisende, gegen mechanisch und chemisch abrasive Reinigungsmaßnahmen sehr widerstandsfähige Schichtqualität. Beim Färben, Pressen und Recken von Filzen und Sieben kommt es zu chemisch aggressiven, besonders klebrigen Verschmutzungen der Heizwalzen in den Reckkalandern. Die Scapa-Rolls-Werkstoffentwicklung aus einem Nickel-Molybdän-Silikonverbund zeichnet sich durch erheblich höhere Standzeiten aus als die herkömmlichen, empfindlicheren Teflonbänder.

Vom Labortest bis zur Generalprobe

In der Entwicklungsarbeit kooperiert Scapa Rolls mit starken Partnern in Deutschland, England und Skandinavien. „Die ersten Prüfungen führen wir aber im eigenen Hause durch“, betont Dr. Jungklaus. Mittels interaktiver Bildanalyse bestimmen die Techniker unter dem Mikroskop Porosität und Dicke der Schicht sowie den ursprünglichen Rauhigkeitsverlauf der Unterschicht. Nach verschiedenen Härte- und Verschleißtests erfolgt die Generalprobe: Um ganz sicher zu gehen, dass die laborgeprüfte Schicht auch unter Produktionsbedingungen überzeugt, führt Scapa Rolls Versuchsreihen in eigenen Testmaschinen durch. Später in der Fertigung ermöglichen es mitgespritzte Referenzproben, die Schicht jeder einzelnen Walze zu analysieren – bei neueren Spritzwerkstoffen grundsätzlich noch vor der Auslieferung, bei etablierten Qualitäten im Bedarfsfall.

Folienindustrie: Perfekte Nachbearbeitung

Beste Erfahrungen hat die Folienindustrie mit einer thermischen Spritzschicht für Kalanderwalzen gemacht. Die mit einer besonderen Karbidmischung beschichtete Oberfläche wird durch ein spezielles Finish auf Spiegelglanz poliert. Der Ra-Wert von 0,04 µm darf sich später nicht im geringsten verändern - bei Oberflächentemperaturen bis zu 250°C und einer Linienlast von über 350 kN/m.

„Es ist nicht einfach, bei einer 12 m langen Walze eine Genauigkeit von ca. 5 µm im Rundlauf zu erreichen“, erklärt Dr. Jungklaus. „Je schlanker die Walze ist, desto schwieriger wird diese Aufgabe.“ Bei der für die Schichtqualität mitentscheidenden mechanischen Vor- und Nachbearbeitung verlässt sich der Laakirchner Betrieb nicht auf andere Firmen, sondern führt alle Arbeitsschritte vom Vordrehen bis zum Finish selbst durch. Jede der vier großen Schleifmaschinen steht völlig autonom auf einer Insel, die durch Betonschächte und spezielle Lagerungen vor den Erschütterungsschwingungen des Hallenbodens geschützt ist. „Ansonsten ergäben sich alleine durch die Kranbewegungen viel zu große Ungenauigkeiten“, erläutert Dr. Jungklaus. Seit 1998, als die Produktionsfläche um ein Drittel erweitert wurde, sind alle Kühlkreisläufe zentralisiert; die Reinigung erfolgt in einer eigenen Aufbereitungsanlage.

Erfolg durch verbriefte Qualität

„Es lohnt sich, auf Qualität zu setzen“, stellt Dr. Jungklaus fest. „Unser 1991 mit einem 26köpfigen Team gestartetes Unternehmen zählt mittlerweile 110 Mitarbeiter.“ Nach außen hin beweist der Betrieb seinen hohen Anspruch an sich selbst durch mehrere Zertifikate: Bereits seit 1992 sind Entwicklung und Produktion nach DIN ISO 9001 zertifiziert. 1998 unterzog sich die Scapa Rolls Laakirchen GmbH einer zusätzlichen Personen- und Produktmittelprüfung für den Bereich des Thermischen Spritzens, die weit über die Anforderungen der allgemeinen DIN ISO 9001 hinausgeht. Dieses Zertifikat nach GTS QM RL beruht auf einer Initiative der GTS Gemeinschaft Thermisches Spritzen e.V., einer Interessengemeinschaft von rund 110 Anwendern und Förderern des vielseitigen Oberflächenbehandlungsverfahrens. „Eigentlich hatten wir uns diese Zertifizierung komplizierter und kostspieliger vorgestellt“, erinnert sich Dr. Jungklaus, der die hilfreiche, vorbereitende Betreuung durch die Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt SLV lobt. „Für ein ohnehin qualitätsbewusst arbeitendes Unternehmen ist das Audit kein Problem. Deshalb sollten sich auch kleinere Betriebe ruhig trauen, ihren Kunden auf diesem Weg ihre Kompetenz zu beweisen.“

Verfasserin: 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

Voith Paper Service GmbH & Co.KG
Dr. Hasso Jungklaus
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