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Die Erfindung betrifft eine Auftrags- bzw. Schöpfwalze mit einer Oberfläche sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
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Beim „Coil-Coating“-Prozess wird ein aufzutragendes, flüssiges Medium mit Hilfe einer Schöpfwalze aus einer Bevorratungswanne herausgeschöpft. Von der Schöpfwalze wird das flüssige Medium wiederum auf eine Auftragswalze und über diese auf ein bandförmiges Substrat, insbesondere metallisches, bandförmiges Substrat als Nassfilm appliziert. Dies ist Stand der Technik.
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Der auf dem bandförmigen Substrat applizierte Nassfilm sollte dabei möglichst homogen aufgetragen werden, um insbesondere homogen eingetrocknet bzw. getrocknet zu werden. Bei einer im Vergleich zur Bandgeschwindigkeit ausreichend hohen Umfangsgeschwindigkeit der Auftragswalze kann es zu einer flüssigen Mediumanreicherung bzw. zu einem flüssigen Depot zwischen der Auftragswalze und dem bandförmigen Substrat führen. Beim Aufreißen des Nassfilms infolge von Fehlstellen auf der Auftragswalze und/oder auf dem bandförmigen Substrat und/oder bedingt durch Rauhigkeitsspitzen bilden sich innerhalb des Nassfilms unerwünschte streifige Strukturen auf der Oberfläche des bandförmigen Substrats aus. Diesem Effekt kann beispielsweise durch höhere Differenzgeschwindigkeiten zwischen der Auftragswalze und Schöpfwalze begegnet werden, wobei jedoch durch die Menge des flüssigen Mediums, Schaumbildung und/oder Entmischung des zu applizierenden flüssigen Mediums Grenzen gesetzt sind. Alternativ oder zusätzlich kann dieser Effektiv durch eine Erhöhung der Anpresskraft zwischen der Auftragswalze und Schöpfwalze reduziert werden, wobei die Anpresskraft wiederum nicht beliebig erhöht werden kann.
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Eine Möglichkeit, den Nassfilm homogen zu applizieren, ist, die Auftragswalze entgegen der Bandlaufrichtung drehen zu lassen, so dass es zu einem Abstreifen des Nassfilms kommen kann, was sich zudem im Aufbau eines flüssigen Mediumreservoirs bzw. flüssigen Mediumdepots in der Kontaktzone zwischen Auftragswalze und bandförmigem Substrat äußern kann. Dadurch kann der Nassfilm geschlossener auf das bandförmige Substrat appliziert werden.
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Des Weiteren sind Auftragswalzen in der Regel mit einer gummiartigen Ummantelung versehen, was in Kombination mit einer relativ rauen Oberfläche des bandförmigen Substrats und hohen Bandgeschwindigkeiten zu einem starken Abrieb der Auftragswalzenoberfläche führen kann. Um eine homogene Auftragswalzenoberfläche bereitzustellen, können die Auftragswalzen bei Bedarf nachgeschliffen werden, beispielsweise in einer Walzenschleifdrehmaschine mit einem Schleifpapier. In Abhängigkeit von der Körnung, von dem Anpressdruck des Schleifpapiers und/oder von der Drehgeschwindigkeit kann es zur Ausbildung von Schleifriefen kommen, wodurch die Auftragswalze inhomogen benetzt und sich dadurch wiederrum streifige Strukturen innerhalb des applizierten Nassfilms auf dem bandförmigen Substrat ausbilden können.
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Die Verwendung von sehr rauen Auftragswalzenoberflächen kann die Ausbildung einer streifigen Struktur innerhalb eines applizierten Nassfilms auf einem bandförmigen Substrat reduzieren, wobei raue Oberflächen mehr Spitzen aufweisen, welche Kontakt mit der Oberfläche des bandförmigen Substrats haben und so den Nassfilm abstreifen und homogenisieren können. Je mehr Spitzen neben und hintereinander an diesem Vorgang beteiligt sind, desto homogener kann ein Nassfilm appliziert und verteilt werden. Lücken zwischen den Spitzen führen wiederum zu Bereichen, welche nicht abgequetscht werden, so dass Streifen entstehen. Raue (Auftrags-) Walzenoberflächen haben jedoch den Nachteil, dass sie schnell verschleißen und dadurch die Standzeit sehr gering ist.
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Die nicht erwünschten streifigen Strukturen können sich in benetzte und unbenetzte Stellen äußern und/oder es bilden sich Auflagenunterschiede im applizierten Nassfilm zwischen den Bereichen aus. Bereiche mit hohen Auflagen können die Oberflächenqualität dabei aus mehreren Gründen negativ beeinflussen. Eine aufgebrachte Konversionschemie, die keinen Kontakt zum Substrat hat, haftet nicht, liegt lose ohne Anbindung auf und kann sich zum Beispiel im lackierten Zustand als potentielle Sollbruchstelle erweisen.
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Des Weiteren können im Fall von temporären Vor- bzw. Nachbehandlungen lokal höhere, eingetrocknete Auflagenschichten dazu führen, dass ein temporär aufgetragener Überzug nicht vollständig abgereinigt werden kann. Dies kann beispielsweise im Falle einer nachgelagerten Phosphatierung zur Ausbildung von ungleichmässigen Phosphatschichten oder im schlechtesten Fall zu nicht phosphatierten Bereichen führen.
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Die Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Auftragswalze bzw. eine Schöpfwalze mit einer Oberfläche zur Verfügung zu stellen, mit welcher bandförmige Substrate mit einem Nassfilm im Wesentlichen frei von streifigen Strukturen appliziert werden können und gleichzeitig eine verbesserte Standzeit im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Auftragswalzen bzw. Schöpfwalzen aufweisen, sowie ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen einer Auftragswalze bzw. Schöpfwalze anzugeben.
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Die Aufgabe wird gemäß einer ersten Lehre in Bezug auf eine Auftragswalze mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Aufgabe wird gemäß einer zweiten Lehre in Bezug auf eine Schöpfwalze mit den Merkmalen des Anspruches 2 gelöst.
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Die Erfinder haben festgestellt, dass eine Auftragswalze wie auch eine Schöpfwalze, welche eine Oberfläche mit einer deterministischen Oberflächentopographie mit Bergbereichen und mindestens einem Talbereich aufweist, für eine im Wesentlichen homogene Applikation wie auch Aufnahme eines flüssigen Mediums besonders gut geeignet ist. Durch die deterministische Oberflächentopographie ist eine gezielte Einstellung und homogene Verteilung der Bergbereiche auf der Walzenoberfläche möglich. Durch die im Wesentlichen homogene Verteilung der Bergbereiche kann auch eine Auftrags-/Schöpfwalze mit einem homogenen und somit deutlich lokal reduzierten Verschleiß bereitgestellt werden, wodurch die Standzeit der Auftrags-/Schöpfwalze verlängert werden kann.
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Unter deterministischer Oberflächentopographie sind wiederkehrende Oberflächenstrukturen (Bergbereiche und mindestens ein Talbereich) zu verstehen, welche eine definierte Form und/oder Ausgestaltung aufweisen. Insbesondere gehören hierzu zudem Oberflächen mit einer (quasi-) stochastischen Anmutung, die jedoch mittels eines deterministischen Texturierungsverfahrens aufgebracht werden und sich somit aus deterministischen Formelementen zusammensetzen. Derartige Oberflächentopographien sind beispielsweise bei Dressierwalzen, die für einen anderen Zweck verwendet werden, bekannt, vgl.
EP 2 892 663 B1 .
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Unter bandförmigem Substrat, insbesondere unter metallischem, bandförmigem Substrat sind allgemein Stahl- oder Aluminiumflachprodukte zu verstehen, welche in Bandform bereitgestellt werden.
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Mindestens ein Talbereich kann als eine offene Struktur bzw. als offenes Volumen auf der Auftragswalze bzw. Schöpfwalze ausgebildet sein. Insbesondere ist nur ein im Wesentlichen durchgehender Talbereich auf der gesamten Oberfläche der Auftrags-/Schöpfwalze ausgebildet. Die Bergbereiche definieren somit lokale und immer wiederkehrende Erhebungen auf der Oberfläche der Auftrags-/Schöpfwalze. Diese können quasi als Spitzen angesehen werden, welche durch ihren Kontaktbereich respektive Auflagefläche insbesondere die Funktion haben, den Nassfilm abzuziehen respektive glattzuziehen und somit ein Homogenisieren des Nassfilms respektive des flüssigen Mediums herbeizuführen. Das offene Volumen in dem mindestens einen bzw. in dem einen durchgehenden Talbereich auf der Oberfläche der Auftrags-/Schöpfwalze kann das zu applizierende flüssige Medium bevorraten bzw. aufnehmen.
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Die Oberfläche der Auftragswalze bzw. Schöpfwalze kann aus einem metallischen Material oder einem Kunststoff gefertigt sein. Entweder ist die Auftrags-/Schöpfwalze einstückig aus einem Vollmaterial oder zumindest die Oberfläche in Verbindung mit einer oberflächennahen Schicht ist aus einem Metall oder Kunststoff gefertigt, welche beispielsweise mit einem Grundkörper als Tragstruktur verbunden ist, welcher aus einem im Vergleich zur Oberfläche (oberflächennahen Schicht) abweichenden Werkstoff gefertigt sein kann. So kann auf dem Grundkörper entweder ein Metall aufgetragen werden, beispielsweise mittels Pulverauftrag, Auftragsschweißen etc. oder es wird eine ringförmige metallische Hülle (Sleeve) aufgebracht, insbesondere aufgeschrumpft. Vorzugsweise kann die Auftrags-/Schöpfwalze aus einer Stahllegierung, bevorzugt aus einer Edelstahllegierung gefertigt sein, welche im Vergleich zu einem Kunststoff verschleißbeständiger ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Ein oder mehrere Merkmale aus den Ansprüchen, der Beschreibung wie auch der Zeichnung können mit einem oder mehreren anderen Merkmalen daraus zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung verknüpft werden. Es können auch ein oder mehrere Merkmale aus den unabhängigen Ansprüchen durch ein oder mehrere andere Merkmale verknüpft werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Walze (Auftrags-/Schöpfwalze) weisen die Bergbereiche jeweils eine Längserstreckung quer zur Drehrichtung der Walze und eine Quererstreckung in Drehrichtung der Walze auf, wobei die Längserstreckung größer ist als die Quererstreckung, insbesondere mindestens um Faktor 2, vorzugsweise mindestens um Faktor 3 größer. Insbesondere weisen die Bergbereiche eine einheitliche Größe auf. Die Längserstreckung eines Bergbereichs kann zwischen 100 und 500 µm und die Quererstreckung eines Bergbereichs kann zwischen 50 und 100 µm betragen. Der Abstand respektive die Tiefe zwischen einem Bergbereich bzw. den Bergbereichen und dem Talbereich kann zwischen 40 und 80 µm betragen. Insbesondere wird die Tiefe durch den höchsten Punkt auf der Oberfläche der Walze respektive auf einem der Bergebereiche und dem tiefsten Punkt im Talbereich definiert. Die Oberflächentopographie weist bevorzugt einen arithmetischen Mittenrauwert Ra zwischen 1 µm und 20 µm auf. Die gezielte Einstellung der Rauheit mit Ra-Werten größer gleich 1 µm, insbesondere größer gleich 3 µm, vorzugsweise größer gleich 5 µm kann zu einer verbesserten Standzeit führen und somit den Zeitpunkt bis zur vollen Abnutzung durch Verschleißphänomene hinausgezögert werden. Der arithmetische Mittenrauwert Ra wird nach DIN EN ISO 4287 ermittelt.
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Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Walze (Auftrags-/Schöpfwalze) sind die Bergbereiche in Drehrichtung der Walze in Reihen hintereinander auf dem Umfang der Walze verteilt angeordnet. Das heißt mit anderen Worten, dass die Bergbereiche in einer Reihe, quer zur Drehrichtung der Walze betrachtet, beabstandet, insbesondere mit einem einheitlichen Abstand getrennt durch den Talbereich, voneinander angeordnet sind, wobei sich die mehreren Reihen hintereinander in Drehrichtung der Walze über den (gesamten) Umfang der Walze verteilen. Die Anzahl der Reihen hängt von dem Durchmesser der Walze und der Größe, insbesondere von der Quererstreckung sowie von dem Abstand zwischen den einzelnen in Drehrichtung der Walze jeweils in Reihe zueinander benachbarten Bergbereichen ab. Um ein homogeneres Abstreifen des Nassfilms im Wesentlichen sicherzustellen, sind bevorzugt die einzelnen Reihen nicht einheitlich in Drehrichtung der Walze über den Umfang der Walze verteilt angeordnet, sondern jeweils zwei zueinander in Drehrichtung der Walze benachbarte Reihen sind versetzt zueinander angeordnet, wobei besonders bevorzugt die Bergbereiche jeweils zwischen zwei benachbarten Reihen in Drehrichtung der Walze mit einem Versatz von mindestens 10%, insbesondere von mindestens 20%, bevorzugt von mindestens 25% der Längserstreckung des Bergbereichs versetzt zueinander angeordnet sind. Der lichte Abstand quer zur Drehrichtung der Walze zwischen den einzelnen Bergbereichen innerhalb einer Reihe kann zwischen Faktor 0,5 und 2 der Querstreckung des Bergbereichs entsprechen. Der lichte Abstand in Drehrichtung der Walze zwischen zwei Reihen entlang benachbarter Bergbereiche kann zwischen Faktor 0,5 und 2 der Querstreckung des Bergbereichs entsprechen. Zu geringe lichte Abstände, sowohl quer als auch in Drehrichtung der Walze, können nachteilige turbulente Strömungen des flüssigen Mediums bei der Applikation herbeiführen. Bevorzugt entspricht der lichte Abstand sowohl quer als auch in Drehrichtung der Walze mindestens Faktor 1 der Querstreckung des Bergbereichs.
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Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Walze (Auftrags-/Schöpfwalze) sind die Bergbereiche und der mindestens eine Talbereich über Flankenbereiche miteinander verbunden. Der Flankenbereich respektive die Flankenbereiche können jeweils zur Senkrechten der Oberfläche der Walze mit einem Winkel zwischen 0,1° und 60° ausgebildet sein. Der Winkel kann insbesondere zwischen 0,5° und 40°, vorzugsweise zwischen 1° und 25°, besonders bevorzugt zwischen 1,5° und 12° ausgebildet sein. Somit weist vorzugsweise jeder einzelne Bergbereich, welcher als Erhebung oder Spitze auf der Oberfläche der Walze ausgeführt ist, einen in Richtung des Talbereichs umlaufenden Flankenbereich auf, wobei der Flankenbereich die Verbindung zwischen Bergbereich und Talbereich darstellt. Insbesondere können die Flankenbereiche zwischen zwei in Drehrichtung der Walze benachbarten Bergbereichen unterschiedlich ausgeführt sein. Beispielsweise können die Flankenbereiche quer zur Drehrichtung der Walze zwischen den mindestens einen Talbereich und den in einer Reihe quer zur Drehrichtung der Walze betrachteten Bergbereichen einen linearen bzw. geraden Verlauf (gerade Linie) aufweisen, wobei hingegen die Flankenbereiche in Drehrichtung der Walze zwischen zwei benachbarten Reihen betrachteten Bergbereichen einen nichtlinearen, geschwungenen bzw. schaufelförmigen Verlauf (parabelförmige Linie) aufweisen. Besonders bevorzugt kommen die zwischen den Reihen benachbarten respektive jeweils gegenüberliegenden unterschiedlich ausgeführten Flankenbereiche bei einer Schöpfwalze zur Anwendung, da durch die zumindest zwischen den Reihen jeweils einseitige schaufelartige Struktur das flüssige Medium gleichmäßig aus der Schöpfwanne über die Schöpfwalze geschöpft werden und vorzugsweise homogen auf die Auftragswalze übertragen werden kann, ohne dass ein (zu) hoher Druck zwischen Auftragswalze und Schöpfwalze erforderlich ist. Des Weiteren kann dadurch auch bei geringen Drehgeschwindigkeiten der Walzen ausreichend flüssiges Medium geschöpft und somit bereitgestellt werden kann.
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Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Auftragswalze oder Schöpfwalze mit einer Oberfläche, wobei erfindungsgemäß ein Laser-Texturieren der Walze mit einem Pulslaser zur Erzeugung einer Oberfläche mit einer deterministischen Oberflächentopographie mit Bergbereichen und mindestens einem Talbereich durchgeführt wird.
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Das Laser-Texturieren erfolgt mit einem Pulslaser, insbesondere einem Kurzpulslaser oder Ultrakurzpulslaser, vgl. auch
EP 2 892 663 B1 .
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Die geometrische Ausgestaltung (Größe und Tiefe) einer deterministischen Oberflächentopographie in Form von Bergbereichen und mindestens einem Talbereich kann individuell durch die Verwendung eines Pulslasers infolge eines Materialabtrags auf der Oberfläche der Auftrags-/Schöpfwalze eingestellt werden. Insbesondere kann durch gezielte Ansteuerung der Energie und der Pulsdauer eines auf die Oberfläche der Walze einwirkenden Laserstrahls positiv Einfluss auf die Gestaltung der Struktur (Oberflächentopographie) genommen werden. Mit hoher bzw. höherer Pulsdauer steigt die Wechselwirkungszeit von Laserstrahl und Walzenoberfläche und es kann mehr Material auf der Oberfläche der Walze abgetragen werden. Ein Puls hinterlässt auf der Walzenoberfläche einen im Wesentlichen kreisrunden, insbesondere konkaven Krater. Eine Reduktion der Pulsdauer hat Einfluss auf die Ausbildung eines Kraters, insbesondere kann der Durchmesser des Kraters verringert werden. Durch die Reduktion der Pulsdauer, insbesondere bei der Verwendung von Kurz- bzw. Ultrakurzpulslasern, ist es möglich, die geometrische Struktur auf der Oberfläche einer Auftrags-/Schöpfwalze derart gezielt einzustellen, um damit eine homogene Applikation eines Nassfilms zu gewährleisten. Dies wird beispielsweise erreicht, wenn die Pulsdauer des Lasers, mit dem die Oberfläche der Auftrags-/Schöpfwalze texturiert wird, verringert wird, und so die geometrische Struktur auf der Walze mit höherer Auflösung erzeugt werden kann.
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Um Wiederholungen zu vermeiden, wird jeweils auf die Ausführungen zu der erfindungsgemäßen Auftrags-/Schöpfwalze verwiesen.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Pulslaser derart angesteuert, dass dieser gezielt auf den zu erzeugenden Talbereich und die zu erzeugenden Flankenbereiche, welche die Bergbereiche und den Talbereich miteinander verbinden, gerichtet wird, um Material, welches durch das Einwirken des Pulslasers aus dem zu erzeugenden Talbereich und den zu erzeugenden Flankenbereichen aufgeschmolzen wird, an der Oberfläche der Walze abzutragen (Ablation).
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die zu erzeugenden Flankenbereiche mit unterschiedlicher Leistung durch den Pulslaser angesteuert werden, um unterschiedliche Flankenbereiche auszubilden.
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Je nach Anforderung kann ein oder können mehrere Pulse gezielt abgesetzt werden, um tiefe und/oder breite Krater ausbilden zu können. Sollen tiefe Krater auf der Oberfläche der Walze erzeugt werden, werden mehrere Pulse auf ein und dieselbe Position fokussiert, so dass bei jedem Puls mehr Material aus der Tiefe abgetragen werden kann. Bei einem einzigen Puls ist der Durchmesser auf den Pulsdurchmesser beschränkt, so dass bei dem zu erzeugenden Talbereich und den zu erzeugenden Flankenbereichen überlappende Pulse mit unterschiedlichen Durchmessern und/oder Tiefen (Leistung) abgesetzt werden müssen.
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Im Folgenden werden konkrete Ausgestaltungen der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnung im Detail näher erläutert. Die Zeichnung und begleitende Beschreibung der resultierenden Merkmale sind nicht beschränkend auf die jeweiligen Ausgestaltungen zu lesen, dienen jedoch der Illustration beispielhafter Ausgestaltung. Weiterhin können die jeweiligen Merkmale untereinander wie auch mit Merkmalen der obigen Beschreibung genutzt werden für mögliche weitere Entwicklungen und Verbesserungen der Erfindung, speziell bei zusätzlichen Ausgestaltungen, welche nicht dargestellt sind. Gleiche Teile sind stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die Zeichnung zeigt in
- 1 eine schematische Teilansicht in Draufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Auftrags-/Schöpfwalze,
- 2 eine schematische Teilschnittansicht einer Ausführungsform im Quer- bzw. Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Auftragswalze,
- 3 eine schematische Teilschnittansicht einer Ausführungsform im Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Schöpfwalze und
- 4 eine schematische Darstellung eines Coil-Coating Prozesses mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Auftragswalze und einer erfindungsgemäßen Schöpfwalze.
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In 1 ist eine schematische Teilansicht in Draufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Auftragswalze (1) bzw. Schöpfwalze (1') dargestellt. Die Auftragswalze (1) bzw. Schöpfwalze (1') hat eine Oberfläche (2, 2'), welche eine deterministische Oberflächentopographie mit Bergbereichen (2.1, 2'.1) und mindestens einem Talbereich (2.2, 2'.2) aufweist. Der Talbereich (2.2, 2'.2) ist vorzugsweise durchgehend ausgebildet und somit als eine offene Struktur bzw. offenes Volumen auf der Oberfläche (2, 2') der Walze (1, 1') ausgeführt. Die einzelnen Kreise um die Bergbereiche (2.1, 2'.1) in der Oberfläche (2, 2') der Walze (1, 1') symbolisieren die einzelnen Krater respektive Einschüsse, welche mittels Laser zum Abtrag von Material zum Texturieren der deterministischen Oberflächentopographie eingebracht wurden. Die Bergbereiche (2.1, 2'.1) weisen jeweils eine Längserstreckung (L, L') quer zur Drehrichtung (D, D') der Walze (1, 1') und eine Quererstreckung (Q, Q') in Drehrichtung (D, D') der Walze (1, 1') auf. Die Längserstreckung (L, L') des Bergbereichs (2.1, 2'.1) kann zwischen 100 und 500 µm und die Quererstreckung (Q, Q') des Bergbereichs (2.1, 2'.1) kann zwischen 50 und 100 µm betragen. Die Längserstreckung (L, L') ist größer als die Quererstreckung (Q, Q'), insbesondere mindestens um Faktor 2, vorzugsweise mindestens um Faktor 3 größer. Die Bergbereiche (2.1, 2'.1) quer zur Drehrichtung (D, D') der Walze (1, 1') sind in einer Reihe voneinander beabstandet, wobei der lichte Abstand (Y, Y') quer zur Drehrichtung (D, D') der Walze (1, 1') zwischen den einzelnen Bergbereichen (2.1, 2'.1) innerhalb einer Reihe zwischen Faktor 0,5 und 2 der Querstreckung (Q, Q') des Bergbereichs (2.1, 2'.1) entsprechen kann. Die Bergbereiche (2.1, 2'.1) sind in Drehrichtung (D, D') der Walze (1, 1') in mehreren Reihen hintereinander auf dem Umfang der Walze (1, 1') verteilt angeordnet. Vorzugsweise sind jeweils zwei zueinander in Drehrichtung (D, D') der Walze (1, 1') benachbarte Reihen versetzt zueinander angeordnet, wobei bevorzugt die Bergbereiche (2.1, 2'.1) jeweils zwischen zwei benachbarten Reihen in Drehrichtung (D, D') der Walze (1, 1') mit einem Versatz (V, V') von mindestens 10% der Längserstreckung (L, L') des Bergbereichs (2.1, 2'.1) versetzt zueinander angeordnet sind. Der lichte Abstand (X, X') in Drehrichtung (D, D') der Walze (1, 1') zwischen zwei Reihen entlang benachbarter Bergbereiche (2.1, 2'.1) kann zwischen Faktor 0,5 und 2 der Querstreckung (Q, Q') des Bergbereichs (2.1, 2'.1) entsprechen. Beträgt die Quererstreckung (Q, Q') zwischen 50 und 100 µm, so ist der kleinste lichte Abstand (X, X', Y, Y') zweier benachbarter Bergbereiche (2.1, 2'.1) quer zur und/oder in Drehrichtung (D, D') der Walze (1, 1') 25 µm und der größte lichte Abstand (X, X', Y, Y') zweier benachbarter Bergbereiche (2.1, 2'.1) quer zur und/oder in Drehrichtung (D, D') der Walze (1, 1') 200 µm bevorzugt zu wählen.
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In den 2 und 3 sind eine schematische Teilschnittansicht einer Ausführungsform im Längsschnitt (Schnitt quer zur Drehrichtung (D)) oder Querschnitt (Schnitt in Drehrichtung (D)) einer erfindungsgemäßen Auftragswalze (1), s. 2, und eine schematische Teilschnittansicht einer Ausführungsform im Querschnitt (Schnitt in Drehrichtung (D`)) einer erfindungsgemäßen Schöpfwalze (1'), s. 3, dargestellt. Zu erkennen ist, dass die Bergbereiche (2.1, 2'.1) und der mindestens eine Talbereich (2.2, 2'.2) über Flankenbereiche (2.3, 2'.3) miteinander verbunden sind. Der Flankenbereich respektive die Flankenbereiche (2.3, 2'.3) können jeweils zur Senkrechten (S) der Oberfläche (2, 2') der Walze (1, 1') mit einem Winkel (α) zwischen 0,1° und 60° ausgebildet sein. Am Beispiel der Auftragswalze (1) in 2 können die Flankenbereiche (2.3) alle identisch ausgebildet sein, insbesondere einen linearen und steilen Verlauf zwischen Talbereich (2.2) und jeweiligem Bergbereich (2.1) aufweisen. Alternativ am Beispiel der Schöpfwalze (1') in 3 können die Flankenbereiche (2'.3) zwischen zwei in Drehrichtung (D') der Walze (1') benachbarten Bergbereichen (2'.1) unterschiedlich ausgeführt sind. Beispielsweise können die Flankenbereiche (2'.3) in Drehrichtung (D') der Walze (1') zwischen zwei benachbarten Reihen betrachteter Bergbereiche (2'.1) einen nichtlinearen, geschwungenen bzw. schaufelförmigen Verlauf (2'.31, 2'.32) aufweisen. Die Oberflächentopographie der Walze (1, 1') kann einen arithmetischen Mittenrauwert Ra zwischen 1 µm und 20 µm aufweisen. Die Tiefe (T) zwischen Bergbereich (2.1, 2'.1) und Talbereich (2.2, 2'.2) kann zwischen 40 und 80 µm betragen.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Coil-Coating Prozesses mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Auftragswalze (1) und einer erfindungsgemäßen Schöpfwalze (1'), wobei die Auftragswalze (1) gemäß 2 und die Schöpfwalze (1') gemäß 3 ausgebildet sein kann. In einer Bevorratungswanne (W) ist ein flüssiges Medium (M) bevorratet, in welches die Schöpfwalze (1') eintaucht und flüssiges Medium (M) aus der Bevorratungswanne (W) schöpft. Aufgrund der erfindungsgemäßen deterministischen Oberflächentopographie der Oberfläche (2') der Schöpfwalze (1') bildet sich ein homogener Film über die Oberfläche (2') der Schöpfwalze (1') aus. Die Drehrichtung (D') der Schöpfwalze (1') ist in diesem Beispiel linksdrehend angegeben. Von der Schöpfwalze (1') erfolgt ein homogener Übergang/-trag des flüssigen Mediums (M) auf eine mit der Schöpfwalze (1') in Kontakt stehende Auftragswalze (1), welche gegensinnig dreht, somit in diesem Beispiel eine Drehrichtung (D) nach rechts hat. Abhängig von den Drehgeschwindigkeiten und/oder von dem Druck (Kontakt) zwischen den beiden Walzen (1, 1') und/oder der über die Schöpfwalze (1') zugeführten und von der Auftragswalze (1) abgeführten Menge an flüssigem Medium (M) kann sich oberhalb des Kontaktbereichs zwischen den Walzen (1, 1') ein Mediumreservoir (R) ausbilden. Besonders bevorzugt ist auch die Oberfläche (2) der Auftragswalze (1) mit einer erfindungsgemäßen deterministischen Oberflächentopographie ausgebildet, wobei die Auftragswalze (1) das bereitgestellte flüssige Medium (M) übernimmt. Die Auftragswalze (1) steht auf der der Schöpfwalze (1') abgewandten Seite mit einem bandförmigen, metallischen Substrat (B) in Kontakt, welches beispielsweise ein bandförmiges Stahl- oder Aluminiumflachprodukt sein kann und in Richtung des symbolisierten Pfeils bewegt wird. Über die Auftragswalze (1) und infolge der Relativbewegung zwischen Substrat (B) und Auftragswalze (1) wird ein Nassfilm (N) auf der Oberfläche des Substrats (B) appliziert.
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Untersuchungen wurden gemäß der Ausführung in 4 durchgeführt und es konnte gezeigt werden, dass ein Nassfilm (N) ohne streifige Strukturen homogen auf einem bandförmigen Stahlflachprodukt (B) appliziert werden konnte.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2892663 B1 [0012, 0021]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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