Reducing the adhesion of metal belt

Abstract

Diplomityössä tutkittiin paperi- tai kartonkikoneessa käytettävän metallihihnan ja paperi- tai kartonkiradan välisen adheesion pienentämistä. Erilaisten pinnoitteiden sekä pinnankarheuden vaikutusta adheesion suuruuteen tutkittiin adheesiokokeilla sekä pintaenergiamäärityksillä. Adheesiokokeet tehtiin useassa eri lämpötilassa kahdella eri kartongin kuiva-ainepitoisuudella ja pintaenergiamääritykset tehtiin kosketuskulmamittauksilla.

Erilaisia pinnoitteita valittiin 24, joiden lisäksi tutkittiin pinnoittamattoman perusaineen ominaisuuksia. Pinnoitteista 8 oli ohutkalvopinnoitteita, 2 kromipinnoitetta, 5 muovitettuja kromipinnoitteita, 3 sooligeeli-pinnoitetta, 2 teflonpinnoitetta, 2 sivelypinnoituksella valmistettua pinnoitetta sekä 2 kylmäruiskutettua pinnoitetta. Kaikkien pinnoitteiden koostumus selvitettiin alkuaineanalyysilla.

Teflonpinnoitteet, eräät muovitetut kromipinnoitteet sekä fluoria sisältävä timanttipinnoite pienensivät märän kartongin ja kuuman metallihihnan välistä adheesiota. Pinnoilla, joilla oli pieni pintaenergia, oli pienempi adheesio märän kartongin kanssa kuin pinnoilla, joilla oli suuri pintaenergia. Myös pinnankarheuden kasvattaminen pienensi adheesiota. Parhaiksi adheesiokokeissa osoittautuneiden pinnoitteiden soveltuvuutta paperikoneympäristöön tutkittiin väsytys-, kulutus-, veto- ja korroosiokokeilla.

Merkittävimmät erot olivat pinnoitteiden väsymis- ja kulumiskestävyydessä. Kromipohjaiset pinnoitteet, timanttipinnoite sekä pinnoittamaton perusaine kestivät kulutusta hyvin, kun taas teflonpinnoitteet kuluivat hieman nopeammin.

Taivutusväsytyskokeissa kromipinnoitetut näytteet murtuivat pienillä jännityksen arvoilla, koska kromille ominainen halkeamaverkosto mahdollisti särön nopean ydintymisen ja etenemisen perusaineeseen.

Huomioitaessa pinnoitteen adheesio-ominaisuudet sekä erityisesti väsymis- ja kulumiskestävyys, ovat hyviä vaihtoehtoja hihnan pinnoittamiseksi kova PTFE- teflonpinnoite ja kromipinnoite, jonka halkeamaverkostoon on ruiskutettu silikonia. Myös fluoria sisältävä timanttipinnoite on hyvä vaihtoehto, mutta nykyisillä PVD- pinnoituslaitteistoilla ei pystytä pinnoittamaan suuria paperikonekomponentteja.