DE1227326B - Support element for circulating drainage belts in the wet end of paper machines - Google Patents

Description

Tragelement für umlaufende Entwässerungsbänder im Naßteil von Papiermaschinen - Die Erfindung betrifft ein Tragelement für umlaufende Entwässerungsbänder im Naßteil von Papiermaschinen, welches aus hartem, dichtem, über-# wiegend Aluminiumoxid enthaltendem Werkstoff besteht.Support element for circulating dewatering belts in the wet part of paper machines - The invention relates to a supporting element for circulating dewatering belts in the wet part of paper machines, which consists of hard, dense, predominantly aluminum oxide containing material.

Bekanntlich sind Teile an Papiermaschinen, die eine Relativbewegung zueinander haben, besonders stark Verschleißerscheinungen unterworfen. Das gilt vor allem für solche Einbauelemente, die eine tragende Funktion zu erfüllen haben und mit flächigen Gebilden, wie dem Sieb oder den Naßfilzen, von Papiermaschinen in Berührung kommen. Durch die immer größer werdenden Arbeitsgeschwindigkeiten moderner Papiermaschinen ist -dieses Verschleißproblein noch stärker in den Vordergrund getreten, weil die Gefahr besteht, daß die durch die höheren Arbeitsgeschwindigkeiten bedingte größere Produktion durch den rascheren Verschleiß dieser Maschinenteile und die dadurch bedingten Arbeitsunterbrechungen zumindest teilweise wieder aufgehoben wird.It is known that there are parts on paper machines that have a relative movement to each other, have been subject to particularly severe signs of wear. That is true especially for those built-in elements that have to fulfill a load-bearing function and with flat structures, such as the wire or the wet felts, from paper machines come into contact. Modern due to the increasing working speeds Paper machines - this wear problem has come to the fore even more, because there is a risk that that caused by the higher working speeds larger production due to the faster wear of these machine parts and the work interruptions caused by this is at least partially canceled.

,I Die Auffindung eines optimal geeigneten Werkstoffes für die Tragelemente an Papiermaschinen, die einer solch reibenden Beanspruchung ausgesetzt sind, ist deshalb besonders schwierig, weil sich die zueinander in einer Relativbewegung befindlichen Teile gegenseitig beeinflussen und eine durch ein neues Material erzielte längere Lebensdauer eines ruhenden Tragelementes beispielsweise einen rascheren Verschleiß des bewegten Flächengebildes zur Folge haben kann. , I The finding is therefore particularly difficult one most suitable material for the supporting elements on paper machines, which are subject to such frictional stress, because the present in a relative movement parts mutually influence each other and achieved by a new material longer life of a stationary support element for example, a more rapid wear of the moving surface structure can result.

Lange Zeit bestand das Vorurteil, daß der Verschleiß um so geringer sei, je weicher das Material ist, über das flächige Gebilde wie das Papiermaschinensieb hinweggeführt werden, und man hat deshalb ursprünglich Holz für Siebtische, Saugkastenbeläge und ähnliche Tragelemente eingesetzt. Dieses Material hat zudem noch den Vorteil für sich, billig zu sein. Die Erkenntnis, daß diese weichen Materialien in starkem Ausmaß härtere Bestandteile wie Sand und Schleifmittelreste von der Holzschleiferei her festhalten und diese harten Einschlüsse eventuell für den raschen Sieb- oder Filzverschleiß verantwortlich sein können, führte dazu, daß man im Laufe der Zeit zu immer härteren Materialien überging. So sind, für solche Tragelemente bereits Glas, Marmor, Granit, Stahl, auch solcher mit Emailleüberzügen, eingesetzt worden. Auch die ihrer großen Verschleißfestigkeit wegen bekannten Sinterwerkstoffe aus sehr harten Materialien wie Carbiden, Boriden und Siliziden und metalloxidhaltigen Massen sind mit dem Ziel einer Erhöhung der Lebensdauer bereits vorgeschlagen worden. Dabei ist man von der Vorstellung ausgegangen, daß neben großer Härte eine möglichst glatte und polierte Oberfläche vorteilhaft für einen geringen Reibungskoeffizienten sei und damit eine optimale Lebensdauer solcher Tragelemente sowie der darüber hinweggleitenden Flächengebilde bedinge.For a long time there was the prejudice that the wear is all the lower, the softer the material, the paper machine will be guided over the flat structure, and have therefore been originally used wood for Siebtische, Saugkastenbeläge and similar support elements. This material also has the advantage of being cheap. The realization that these soft materials hold harder constituents such as sand and abrasive residues from the wood grinding shop to a large extent and that these hard inclusions can possibly be responsible for the rapid wear of the sieve or felt, led to the fact that in the course of time harder and harder materials were used passed over. Glass, marble, granite, steel, including those with enamel coatings, have already been used for such support elements. Sintered materials made of very hard materials such as carbides, borides and silicides and compounds containing metal oxides, which are known for their high wear resistance, have also already been proposed with the aim of increasing the service life. The assumption here was that, in addition to great hardness, a surface that was as smooth and polished as possible would be advantageous for a low coefficient of friction and thus an optimal service life of such support elements as well as the flat structures that slide over them.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei reibender Beanspruchung in Gegenwart von Wasser Kriterien, wie große Härte und geringer Reibungskoeffizient, nicht allein ausschlaggebend sein können. So zeigt die nachfolgende Tabelle, in der die Verschleißgeschwindigkeit eines Bronzesiebes in Berührung mit Tragelementen aus verschiedenen Stoffen unter diesen Bedingungen verglichen wird, daß beispielsweise gegenüber so verschieden harten Stoffen, wie Keramik und Weichgummi, die gleiche Verschleißgeschwindigkeit gegeben ist und daß andererseits dem gleichen Reibungskoeffizienten des Tragelementes noch lange nicht ein gleicher Siebverschleiß entspricht. Dabei ist die Verschleißgeschwindigkeit in Beziehung gesetzt zu der von Holz.The invention is based on the knowledge that with frictional stress in the presence of water criteria such as high hardness and low coefficient of friction, cannot alone be decisive. The following table, in the rate of wear of a bronze screen in contact with supporting elements from different substances under these conditions is compared that for example compared to materials of different hardness such as ceramic and soft rubber, the same Wear speed is given and that on the other hand the same coefficient of friction of the support element does not correspond to the same screen wear. Included the rate of wear is related to that of wood.

Außerdem wurde beobachtet, daß harte, dichte Sinterprodukte zwar eine wesentlich längere Lebensdauer haben, abdr ihre Zerstörung dann sehr rasch fortschreitet, wenn einmal einzelne Körner aus dem Kristallverband ausgebrochen sind.In addition, it has been observed that hard, dense sintered products, although one have a much longer lifespan, but their destruction then progresses very quickly, once individual grains have broken out of the crystal structure.

Dieser Vorgang wirkt sich wiederum nachteilig auf die darüber hinweggeführten Flächengebilde, wie Sieb und Naßfilze, aus und führt auch bei diesen zu einer rascheren Zerstörung. Reibungs- Verschleiß- koeffizient geschwindigkeit Material bei 0,2 kg7cm2 desSlebes Auflagedruck ün Verhältnis zu Holz Oxidkeramisches 0,14 etwa 1/lo Sinterprodukt mit einem A120.-Gehalt von 98 % und einem Traganteil von 45 % Vulkollan ........ 0,21 etwa 1/lo Weichgummi ..... 0,27 etwa 1/lo Teflon ........... 0,11 1,0 Holz ............ 0,19 1,0 Bronze ....... i... 0,42 1,2 Polyester ........ 0,25 3 V2A-Stahl ...... 0.52 5 Epoxydharz mit Glasfaser .... 0,25 5 Hartgummi ...... 0,32 6 Es wurde nun gefunden, daß sich diese den Sinterprodukten noch anhaftenden Nachteile vermeiden und die Lebensdauer sowohl der überwiegend aus Aluminiumoxid bestehenden Tragelemente als auch der flächigen Gebilde darüber hinaus erhöhen lassen, wenn der Anteil an Aluminiumoxid in den Tragelementen mindestens 95 % beträgt und deren Oberfläche einen- von -der Meßrichtung unabhängigen Traganteil von höchstens 75 %, gemessen bei einer Meßtiefe von 0,5 #tm von der Hüllinie, hat.This process in turn has a disadvantageous effect on the flat structures, such as sieves and wet felts, carried over them, and also leads to more rapid destruction of these. Friction wear coefficient of speed Material at 0.2 kg7cm2 of the liver Contact pressure versus ratio to wood Oxide ceramic 0.14 about 1 / lo Sintered product with an A120 salary of 98 % and one Contact ratio of 45% Vulkollan ........ 0.21 about 1 / lo Soft rubber ..... 0.27 about 1 / lo Teflon ........... 0.11 1.0 Wood ............ 0.19 1.0 Bronze ....... i ... 0.42 1.2 Polyester ........ 0.25 3 V2A steel ...... 0.52 5 Epoxy resin with fiberglass .... 0.25 5 Hard rubber ...... 0.32 6 It has now been found that these disadvantages still adhering to the sintered products can be avoided and the service life of both the predominantly aluminum oxide support elements and the flat structures can also be increased if the proportion of aluminum oxide in the support elements is at least 95 % and their surface area is one - Has a contact area of no more than 75%, independent of the direction of measurement, measured at a measurement depth of 0.5 #tm from the envelope line.

Es war vollkommen überraschend, daß keineswegs eine vollkommen--glatte und polierte Oberfläche die längste Lebensdauer und den geringsten Verschleiß zeigt, sondern daß Tragelemente mit der erfindungsgemä-ß beanspruchten ganz bestimmten Oberflächencharakteristik sowohl die Lebensdauer der Trageiemente als auch die der darüber hinweggeführten Flächengebilde erheblich steigern. Erfindungswesentlich ist dabei freilich noch, daß das oxidkeramische Sinterprodukt aus möglichst reinem Aluminiumoxid besteht. Wahrscheinlich beruht die rasch fortschreitende Zerstörung bereits benutzter Sinterprodukte auf der Basis von Siliziumcarbid für Tragelemente in Papiermaschinen darin, daß die chemischen Einflüsse des Siebwassers, insbesondere der Gehalt an sauren Bestandteilen, das Material vor allem an den Korngrenzen chemisch angreifen und zu einer Lockerung des, Kristallgefüges führen. Diesen Nachteil zeigen auch Sinterprodukte aus üblichen aluminiumoxidhaltigen Massen, bei denen die stets vorhandenen Beimengungen, - insbesondere an silikatischen Bestandteilen, zu glasartigen Anteilen in der Keramik führen, die gegen chemisch aggressive Substanzen nicht annähernd- so widerstandsfest sind wie reines Aluminiumoxid und an denen der, Angriff ansetzt und schließlich zu einer immer rascher fortschreitenden Zerstörung des Gesamtgefüges führt.It was completely surprising that by no means a perfectly smooth and polished surface shows the longest service life and the least wear, but that support elements with the very specific surface characteristics claimed according to the invention considerably increase both the service life of the support elements and that of the flat structures passed over them . It is of course still essential to the invention that the oxide-ceramic sintered product consists of aluminum oxide that is as pure as possible. The rapidly progressing destruction of already used sintered products based on silicon carbide for supporting elements in paper machines is probably due to the fact that the chemical influences of the white water, especially the content of acidic components, chemically attack the material, especially at the grain boundaries, and lead to a loosening of the crystal structure to lead. This disadvantage is also shown by sintered products made from conventional alumina-containing masses, in which the constantly present admixtures - especially of silicate constituents - lead to vitreous components in the ceramic which are not nearly as resistant to chemically aggressive substances as pure alumina and to which the, Attack begins and ultimately leads to an ever more rapidly progressing destruction of the entire structure.

Die bessere Eignung von Sinterprodukten aus reinem Aluminiumoxid gegenüber solchen aus Stahl oder Hartmetall erklärt sich daraus, daß Aluminiumoxid gegenüber dem meist sauren Stoffwasser chemisch widerstandsfähiger ist. Hinzu kommt aber noch, daß Aluminiumoxid in Gegenwart von Wasser zusätzliche Vorteile zeigt, wahrscheinlich infolge seines chemischen Aufbaues, der gegenüber dem polaren Wassennolukül die Ausbildung von Wasserstoffbrücken begünstigt und auf der Oberfläche des Sinterkörpers einen Wasserfilm erzeugt. Das dadurch bedingte gute Wasserhaltevermögen wird durch die besondere Oberflächenausgestaltung -noch wesentlich erhöht, weil durch die- Vertiefungen der Wasserfilm wesentlich besser festgehalten wird als von einer polierten und glatten Oberfläche, so daß die flächigen Gebilde, wie Sieb und Naßfilz, von dem Wasserfilm getragen werden.The better suitability of sintered products made of pure aluminum oxide compared to those made of steel or hard metal is explained by the fact that aluminum oxide over against is chemically more resistant to the mostly acidic substance water. But there is also that alumina shows additional benefits in the presence of water is likely due to its chemical structure, which compared to the polar water oluculus the Formation of hydrogen bonds is favored and on the surface of the sintered body creates a film of water. The resulting good water holding capacity is ensured by the special surface design - still significantly increased, because through this- Wells the water film is held much better than by a polished one and smooth surface, so that the flat structures, such as sieve and wet felt, from be carried by the water film.

Die Erfindung besteht also darin, daß bei den Tragelemten das Merkmal des hohen Anteils von Aluminiumoxid kombiniert ist mit einer ganz bestimmten Oberflächenbeschaffenheit des Tragelementes.The invention consists in the fact that the feature the high proportion of aluminum oxide is combined with a very specific surface finish of the support element.

In einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes wurde nun gefunden, daß dieses Wasserhaltevermögen dann besonders gut ist, wenn das Sinterprodukt einen Anteil von 6 bis 81/o Poren enthält. Diese Poren tragen bevorzugt mit zu dem erfindungsgemäß beanspruchten Traganteil bei, indem sie entweder beim Brennvorgang kraterförmige Vertiefungen geben oder aber bei den meist notwendigen.Bearbeitungsvorgängen, wie dem Schleifen, anschnitten werden.In a further embodiment of the subject matter of the invention, it has now been found that this water holding capacity is particularly good when the sintered product has a proportion of 6 to 81 / o pores. These pores preferably contribute to the load-bearing component claimed in accordance with the invention, in that they either give crater-shaped depressions during the firing process or are cut in the most necessary machining processes, such as grinding.

Sie haben vorzugsweise, einen Durchmesser von nicht mehr als 10 gin. Bei einem größeren Durchmesser werden die Kapillarkräfte, durch die der Wasserfilm gehalten wird, geringer. Außerdem nimmt dann auch die mechanische Festigkeit, insbesondere an der Oberfläche, ab, und größere Poren führen leicht dazu, daß Fremdkörper, wie kleine Schleifmittelanteile, festgehalten werden.They preferably have a diameter of no more than 10 gin. With a larger diameter, the capillary forces that hold the water film are lower. In addition, the mechanical strength, in particular on the surface, then decreases, and larger pores easily lead to foreign bodies such as small amounts of abrasive being retained.

Die mittlere Korngröße in dem oxidkeramischen Sinterprodukt beträgt vorteilhaft nicht mehr als 10 gm. Dadurch ist eine große mechanische Festigkeit gegeben. Diese zweckmäßige Kristallgröße und der bevorzugte Porendurchmesser von 5 bis 10 [im lassen sich nach vorbekannten Arbeitsverfahren erzielen.The mean grain size in the oxide-ceramic sintered product is advantageously no more than 10 μm. This results in great mechanical strength. This suitable crystal size and the preferred pore diameter of 5 to 10 μm can be achieved using previously known working methods.

Der erfindungsgemäß beanspruchte Traganteil von nicht mehr als 75 % bei den oxidkeramischen Sinterprodukten wird, wie oben bereits teilweise ausgeführt wurde, erzielt durch die Sinterbedingungen und die Auswahl der Ausgangsstoffe selbst oder durch Nachbehandlungsschritte, wie beispielsweise das Schleifen auf ein bestimmtes Maß. Wenn das Tragelement geschliffen wird, ist es zweckmäßig, dadurch entstandene scharfe Spitzen, die den Traganteil zu stark er" niedrigen und bevorzugt Angriffspunkte für zerstör rende Einflüsse sind, wieder zu brechen. Das kann durch mechanisches Anpolieren, einen zweiten, kurzen Brennvorgang oder das sogenannte Flammpolieren geschehen. Das Ergebnis sind jeweils gerundete Kuppen, die mechanischen Angriffen durch die darüber hinweggeführten Flächengebilde in wesentlich geringerem Maße ausgesetzt sind und als scharfe Kanten und andererseits auch weniger zerstörend auf die Flächengebilde einwirken.The contact ratio claimed according to the invention of not more than 75 % in the oxide-ceramic sintered products is, as already partially explained above, achieved by the sintering conditions and the selection of the starting materials themselves or by post-treatment steps, such as grinding to a certain level. If the support element is ground, it is advisable to break the resulting sharp points, which are too low in the contact area and are preferably points of attack for destructive influences The result are rounded peaks that are less exposed to mechanical attack by the flat structures passed over them and act as sharp edges and, on the other hand, also have a less damaging effect on the flat structures.

Es hat sich gezeigt, daß die Reibung mit abnehmendem Traganteil immer geringer wird, so daß der Traganteil zweckmäßig noch erheblich unter dem angegebenen Grenzwert liegt. Nach unten hin ist jedoch dadurch eine Begrenzung gegeben, daß bei zu geringen tragenden Anteilen die Gefahr einer mechanischen Zerstörung größer wird. Aus diesem Grunde sollte der Traganteil mindestens 20 % betragen. Bevorzugt liegt er zwischen #O und 65%. Da die darüber hinweggeführten Flächengebilde zusätzlich häufig auch Bewegungen quer zur Laufrichtung ausüben, ist der Traganteil zweckmäßig unabhängig von der Meßrichtung in allen Richtungen gleich groß.It has been shown that the friction with decreasing contact ratio always becomes less, so that the contact ratio is expediently still considerably below that specified Limit value lies. At the bottom, however, there is a limitation in that if the load-bearing parts are too small, the risk of mechanical destruction is greater will. For this reason, the contact ratio should be at least 20%. Preferred it is between #O and 65%. Because the about it carried away flat structures In addition, often also exercise movements perpendicular to the direction of travel, is the contact area expediently the same size in all directions regardless of the measuring direction.

Tragelemente im Sinne der Erfindung sind alle Teile an der Papiermaschine, zu denen sich in Gegenwart von Wasser flächige Gebilde, wie Sieb und Filz, der Papiermaschine in Bewegung befinden, beispielsweise die Beläge von Siebtischen, Stätztischen zwischen den Registerwalzen, Saugkästen, Entwässerungsleisten, Rohrsaugem und Filzinstandhaltern.Support elements within the meaning of the invention are all parts of the paper machine, to which, in the presence of water, two-dimensional structures such as sieve and felt, the paper machine are in motion, for example the coverings of sieve tables, support tables between the register rollers, suction boxes, drainage strips, pipe suction devices and felt stand holders.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Tragelement für umlaufende Entwässerungsbänder im Naßteil von Papiermaschinen, welches aus hartem, dichtem, überwiegend Aluminiumoxid enthaltendem, keramischem Werkstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Aluminiumoxid ira Tragelement mindestens 951/o beträgt und dessen Oberfläche einen von der Meßrichtung unabhängigen Traganteil von höchstens 75% bei einer Meßtiefe von 0,5 lÄm von der Hüllinie hat. Claims: 1. Support element for circulating dewatering belts in the wet part of paper machines, which consists of hard, dense, predominantly aluminum oxide-containing ceramic material, characterized in that the proportion of aluminum oxide in the support element is at least 951 / o and its surface is independent of the measuring direction Has a maximum contact area of 75% at a measuring depth of 0.5 lÄm from the envelope line. 2. Tragelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oxidkeramische Werkstoff 6 bis 8 % Poren aufweist. 3. Tragelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn eichnet, daß die Poren einen Durchmesser von nicht mehr als 10 jim haben. 4. Tragelemente nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oxidkeran-dsche Werkstoff eine mittlere Kristallgröße unter 10 jim aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 894 103. 2. Support element according to claim 1, characterized in that the oxide-ceramic material has 6 to 8 % pores. 3. Support element according to claim 1 and 2, characterized in that the pores have a diameter of not more than 10 μm. 4. Supporting elements according to one of claims 1 to 3, characterized in that the oxide-Keran material has an average crystal size of less than 10 μm. References considered: British Patent No. 894 103.