29 Janvier 2019  |  Traitement de surfaces
Publié dans Oberflächen POLYSURFACES 04/2018

Antihaft- und Gleitschichten für herausfordernde Produktionsumgebungen

Leistungsfähigkeit, Lebensdauer und Zuverlässigkeit entscheiden massgeblich über die Wirtschaftlichkeit industrieller Fertigungsprozesse. Deshalb sind überall dort, wo Maschinen und Werkzeuge reibungslos und ohne Anhaftungen oder Ablagerungen dauerhaft funktionieren müssen, Beschichtungen aus Polytetrafluorethylen (PTFE) etablierter Standard.

Performance, durabilité et fiabilité sont décisives pour l’efficacité des procédés de fabrication industriels. C’est pourquoi, partout où des machines et des outils doivent fonctionner durablement, sans heurts, sans adhérences ni dépôts, les revêtements en polytétrafluoroéthylène (PTFE) sont la norme.

Mit massgeschneiderten Beschichtungssystemen setzt die Pallas GmbH & Co. KG, technologisch führender Spezialist für Oberflächentechnik, regelmässig neue Massstäbe. So vertrauen beispielsweise in der Kunststoff-, Lebensmittel- oder Papierindustrie namhafte Unternehmen auf dessen praxisbewährte Expertise. Besonders gefragt sind dabei anwendungsspezifisch entwickelte multifunktionale Schichtsysteme, die verschiedene Oberflächeneigenschaften mit PTFE als Deckschicht kombinieren.
 
Antihaftwirkung und Abrasionsschutz: Multifunktionale Beschichtungssysteme tragen massgeblich zur Produktions- und Anlagensicherheit von Walzen bei. (Bilder: Pallas GmbH & Co. KG)
 
 
Vielseitige Ansprüche an Beschichtungen
Ob Marzipan, Schaumstoffblöcke, Printen, Reifen, Torteletts oder Wellpappe: Steigende Ansprüche an die Effizienz ihrer Herstellungsprozesse stellen die dabei eingesetzten Anlagen und Werkzeuge permanent auf Bewährungsprobe. Anhaftung an Walzen, Blechen oder Formen gilt es ebenso zuverlässig zu vermeiden wie Materialaufbau an Maschinen und Anlagenteilen. Messer müssen optimal durch dicke, schnittzähe Produkte gleiten und dabei Abrasion und Korrosion dauerhaft widerstehen. Hohe Prozesstemperaturen und -geschwindigkeiten oder chemische Belastung dürfen die Leistungsfähigkeit der Komponenten überdies nicht beeinträchtigen. Zielvorgaben für eine wettbewerbsfähige Produktion sind eine konstant hohe Produktqualität, ein problemloses Entformen sowie ein minimaler Reinigungs- und Instandhaltungsaufwand. Nicht zuletzt sollen die Prozesse umweltschonend sein, also der Einsatz von Verbrauchsgütern wie Trennmittel und deren Entsorgung minimiert werden.
Beschichtungen aus Polytetrafluorethylen tragen durch ihr vielseitiges Eigenschaftsspektrum entscheidend zu dieser geforderten Produktions- und Anlagensicherheit bei. Neben rein industriellen Anwendungen gibt es physiologisch unbedenkliche und FDA-konforme PTFE-Schichten, die für den Kontakt mit Trinkwasser oder Lebensmitteln prädestiniert sind. Ihre wachsartige, hydrophobe Oberfläche verhindert das Anhaften klebriger Produkte – ein Vorteil, den sie beispielsweise bei der Herstellung von Back- und Süsswaren in Zuführtrichtern oder Walzen, auf Blechen und Prozessbändern souverän ausspielen. Durch den sehr geringen Reibungskoeffizienten der Beschichtung lösen sich klebrige oder zähflüssige Substanzen von allein. Damit bewährt sich PTFE auch in entformenden Anwendungen der Kunststoffindustrie, verhindert in Lackierstrassen den Materialaufbau auf Anlagenteilen und in der Vliesstoffindustrie das Anhaften der Fasern auf Prozessbändern.
Zum wahren Allrounder macht den Beschichtungswerkstoff seine Chemie- und Säureresistenz – gepaart mit einer Dauertemperaturbeständigkeit bis maximal 260 °C. Das aussergewöhnlich gute Gleitverhalten sorgt in tribologischen Systemen für einen gleichmässigen Lauf. Als Gleitschicht für Industriemesser gewährleistet diese reibmindernde Eigenschaft auch bei stark haftenden oder schnittzähen Produkten schnelle und präzise Schnitte.
 
Auswahl mit Augenmass: Bei einer Lackapplikation ist die Erreichbarkeit aller zu beschichtenden Oberflächen des Bauteils mit einer Lackpistole unverzichtbar.
 
 
Individuelle Stärken
Neben PTFE zählen zu den Fluorpolymer-Beschichtungen auch PFA, MFA und FEP-Schichten, die sich lediglich in der Ausprägung der einzelnen Charakteristika unterscheiden. So haben PFA und MFA, verglichen mit PTFE, eine höhere Abrasions- und Temperaturbeständigkeit, während FEP vor allem mit noch besseren Entformungseigenschaften punktet. Allen gemeinsam ist, dass sie als Nasslack- oder Pulverapplikation in werkstoffabhängigen Schichtdicken von 10 bis 50 µm auf nahezu alle Grundwerkstoffe – sogar Kunststoff oder Gummi – aufgetragen werden können. Während Lackschichten im Sprühverfahren appliziert werden, erfolgt die Pulverbeschichtung mit Hilfe der Elektrostatik. Die Pulverwerkstoffe werden elektrostatisch aufgeladen, so dass sie an der Werkstückoberfläche haften bleiben. Der abschliessende Sinterprozess brennt die Lackschichten ein und verschmilzt die Pulverpartikel zu einem homogenen Film.
Pallas ist spezialisiert auf die Beschichtung von Klein- und Mittelserien und bietet dafür das gesamte Spektrum an technischen Schichten mit Antihaftwirkung – neben PTFE auch Beschichtungen mit PEEK, «Halar» oder auf Nanobasis. PEEK kann hohen Temperaturen ausgesetzt werden, ohne seine mechanischen oder physikalischen Eigenschaften zu verändern. Bei der Beständigkeit gegenüber Abrieb oder Verschleiss ist PEEK PTFE und PFA überlegen. So führte der Wechsel von PTFE zu einer Beschichtung mit PEEK in der Printenindustrie zu einer dreifach längeren Standzeit der Sägeblätter – unter Verzicht auf die bessere Antihaftwirkung von PTFE. «Halar» ermöglicht absolut porendichte, chemieresistente Beschichtungen, die sogar Schwefel- oder Salzsäure sowie Königswasser standhalten.
 
Die wachsartige, hydrophobe Oberfläche der PTFE-Schichten verhindert das Anhaften klebriger Produkte – ein Vorteil, den sie bei der Herstellung von Back- und Süsswaren mit Walzen ausspielen.
 
 
Perfekt kombinierte Eigenschaften
Eine besondere Stärke im Betrieb entfalten all diese Schichtwerkstoffe als multifunktionale Schichtsysteme von Pallas. Der Oberflächenspezialist ersetzt die übliche innere Verstärkung der PTFE-Compounds aus Diamant, Glas- oder Keramikpartikeln – so genannte reinforced Produkte – durch externe Duplex- oder Triplexschichten. Dazu bringt er auf die mechanisch vorbereitete Bauteiloberfläche zunächst eine verschleissfeste keramische oder hartmetallische Schicht auf. Diese stabile Matrix kombiniert er mit einem Layer aus PTFE als Deckschicht. Der Vorteil dieses Schichtsystems zeigt sich im Gebrauch: Die PTFE-Schicht erreicht im Einlaufprozess den gewünschten Betriebszustand. Die tragende Schicht schützt das Werkzeug oder Bauteil zuverlässig vor Verschleiss, und es behält die antiadhäsiven Eigenschaften. Typische Anwendungsfälle solcher Duplex-Schichten sind Messer an Papierschneidemaschinen oder 20 m lange und 3 m breite Prozessbänder, die im Bereich der Ölindustrie eingesetzt werden.
Die Beschichtung der Spezialgewebe aus Edelstahl erhöht die Effizienz der Bänder massgeblich. Pallas stellt die multifunktionalen Schichtsysteme mit unterschiedlichsten Werkstoffkombinationen her. Sie ermöglichen, Eigenschaften wie Verschleissschutz, Antihaftwirkung, Temperatur- und Chemikalienresistenz anwendungsspezifisch optimal zu kombinieren. So werden immer wieder neue Eigenschaftskombinationen entwickelt, die bisherige Einsatzgrenzen und Leistungsprofile einer Antihaftbeschichtung deutlich erweitern. Beispielhaft stehen dafür leimbelastete Walzen in Papiermaschinen zur Wellpappenerzeugung, wo herkömmliche PTFE-Beschichtungen den abrasiven Prozessbedingungen nicht lange standhalten. Auch für die Verarbeitung von Marzipan oder zur Beschichtung der Sägeblätter in der Printenindustrie bedeuten massgeschneiderte Duplex-Schichten mit Antihaftwirkung und Abrasionsschutz die perfekte Lösung. Ein Zusatzvorteil dieser Spezialschichtsysteme ist, dass sie sogar eine unterschiedliche Beschichtung von Bauteilzonen an einem Werkstück ermöglichen.
Auch als Alternative zu Nanobeschichtungen setzt Pallas vermehrt Duplex-Schichten ein, welche die für den Lotosblüteneffekt typischen Rauigkeiten nachstellen. Hersteller von Möbeln, Matratzen, Sport- und Freizeitartikeln oder auch von Akustikmaterial für den Bau und den Automobilbau schneiden PE-, PU-, Latex- und Verbundschäume in kontinuierlichen Prozessen auf Mass oder in definierte Formen. Oszillierende Bandmesser setzen dazu mit grosser Schneidgeschwindigkeit sehr hohe und lange Schnitte in die Schaumblöcke. Die abrasiven und haftenden Schäume neigen beim Vorschub zum Stoppen und erfordern von den Messern deshalb neben hoher Gleitfähigkeit auch Verschleissfestigkeit. Um die erforderliche Schnittgeschwindigkeit und -genauigkeit zu gewährleisten, werden solche Bandmesser gezielt mit massgeschneiderten Duplex-Schichten beschichtet, die signifikant zur Erhöhung der Standzeit beitragen.
 
Auswahl mit Augenmass
PTFE-Beschichtungen erfolgen stets in drei Bearbeitungsstufen: Vorbehandlung, Applikation und Sintern. In der Vorbehandlung wird das zu beschichtende Bauteil chemisch gereinigt und mechanisch aufgeraut – bei Pallas in der Regel durch Strahlen mit Edelkorund in unterschiedlicher Rauigkeit. Bauteile, die dieser Behandlung nicht standhalten, können alternativ durch Beizen und Anätzen der Oberfläche vorbehandelt werden. Auch die Teilegeometrie muss beschichtungsgerecht sein.
Vor allem bei einer Lackapplikation ist die Erreichbarkeit aller zu beschichtenden Oberflächen mit der Lackierpistole des Bauteils unverzichtbar. So schliessen beispielsweise schmale Rohre mit grosser Tiefe oder auch fehlende Möglichkeiten, eine Aufhängung anzubringen, eine PTFE-Beschichtung aus.
Deshalb ist Pallas bereits in der Konstruktionsphase von Bauteilen ein gefragter Ansprechpartner. Hier entwickelt der Experte gemeinsam mit den Kunden Lösungen, die eine lacksprühtechnische Beschichtung der späteren Nutzflächen sicherstellen. Für eine PTFE-Beschichtung muss das Bauteil zudem Einbrenntemperaturen von bis zu 420 °C standhalten. Bei einer Reparaturbeschichtung ist deshalb auch die Art der vorherigen Schicht von Bedeutung.
Scheidet eine PTFE-Beschichtung aufgrund dieser Parameter aus, ermöglicht Pallas auch alternative Lösungen, da der Sinterofen des Oberflächenspezialisten für Pulverbeschichtungen mit Chemikalienschutz bei Einbrenntemperaturen unter 200 °C ebenfalls geeignet ist. Neben der vorhandenen Anlagentechnik bietet dafür zudem die Kombination der vielfältigen im Unternehmen vorhandenen Roh- und Zuschlagstoffe mit dem aussergewöhnlich breiten Spektrum an eingesetzten Verfahren die besten Voraussetzungen. Gepaart mit profunder Beratung entstehen so auch für sehr spezielle Einsatzbedingungen Bauteiloberflächen, die höchsten Ansprüchen einer wirtschaftlichen Fertigung gerecht werden.
 
In Kürze
Die Pallas GmbH & Co. KG bietet das gesamte Verfahrensspektrum aus einer Hand: Galvanik, thermische Beschichtungen, Antihaft- und Kunststoffbeschichtungen sowie Laserbearbeitungen. Durch die gezielte Kombination thermischer, mechanischer und elektromechanischer Verfahren und Werkstoffe werden anwendungsoptimierte Oberflächen für stark beanspruchte Bauteile oder Werkzeuge entwickelt. Seit über 50 Jahren setzt das inhabergeführte Familienunternehmen mit rund 30 Mitarbeitern so regelmässig neue Standards bei technischen oder dekorativen Oberflächen. Sie ermöglichen in industriellen Schlüsselapplikationen wie Werkzeug- und Formenbau, bei Dicht- oder Lagersitzen, Walzen oder Bohrgestängen eine schnelle Reparatur anstelle einer kosten- und zeitaufwendigen Neuanfertigung.
 
 
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