DE3336705A1

DE3336705A1 - Abstreifmesser oder schaber

Info

Publication number: DE3336705A1
Application number: DE19833336705
Authority: DE
Inventors: Hans Ivar Wallsten
Original assignee: Inventing AB
Current assignee: Inventing AB
Priority date: 1982-10-13
Filing date: 1983-10-08
Publication date: 1984-05-03
Also published as: SE8205807L; JPS5988996A; FR2534608A1; FR2534608B1; SE8205807D0; SE437683B; GB2128551B; DE8329109U1; GB2128551A; GB8327136D0

Description

Amdrejewskl, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

Die Erfindung betrifft ein Abstreifmesser oder einen Schaber beispielsweise zum Säubern von Druckwalzen und Auftragwalzen oder zum Kreppen, wobei das Abstreifmesser oder der Schaber mit einem metallischen Träger in direktem Kontakt sein soll.

Für derartige Zwecke verwendete herkömmliche Abstreifmesser oder Schaber haben den Nachteil, daß sie einem relativ schnellen und manchmal äußerst ungleichmäßigem Verschleiß unterworfen sind, sodaß sie nach nur kurzer Betriebszeit ausgetauscht werden müssen.

Es wurde bereits viel Mühe aufgewendet, um die Standzeit herkömmlicher Rakel und Glättschaber zu verlängern, und die Eigenschaften herkömmlicher Rakel oder Glättschaber wurden durch geeignete Wahl der Stahlzusammensetzung und andere Behandlungen wie beispielsweise Vergüten optimiert.

Man könnte die Standzeit der in Frage kommenden Rakel oder Glättschaber auch dadurch verlängern, daß man ein Klingenmaterial verwendet, welches an sich verschleißfester ist als der herkömmliche Federstahl, der für die meisten Zwecke relativ flexibel sein muß. Hierfür geeignete Werkstoffe wie beispielsweise Hartmetalle und Kerametalle sind jedoch nicht immer ausreichend flexibel. Sie sind äußerst brüchig und können daher infolge der normalerweise von Zeit zu Zeit im Material einer Rakel oder eines Schabers auftretenden Spannungen leicht brechen.

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte In Essen

Es wurden bereits Versuche unternommen, um das Verschleißproblem zu lösen, indem auf einem flexiblen Schaber aus Stahl oder dgl. Stücke oder Streifen aus verschleißfesterem Material angebracht wurden. In Betracht gezogen wurde auch die Verwendung von Hartchromplattierungen oder anderen PIatierungen, um an sich weichem Trägermaterial eine bessere Verschleißoberfläche zu geben. Diese bekannten Lösungen sind jedoch insbesondere bei dünnem Schabermaterial schwierig durchzuführen. So wurde beispielsweise festgestellt, daß die ursprünglichen Eigenschaften des dünnen Schabermaterials wie die Flexibilität des Materials, welche für gute Beschichtungsresultate erforderlich sind, beträchtlich verschlechtert wurden.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Abstreifmesser oder einen Schaber der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bezw. welcher gegenüber den herkömmlichen Abstreifmessern oder Schabern nicht nur eine längere Standzeit besitzt, sondern auch beim Säubern oder Kreppen noch ein unbedingt zufriedenstellendes Resultat liefert.

Gekennzeichnet ist ein erfindungsgemäßes Abstreifmesser bezw. ein Schaber der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch, daß es bezw. er aus einer flexiblen Stahlkoinge besteht, deren wirksame Arbeitsfläche zumindest an der Auflaufkante mit einem dünnen Überzug aus keramischem Material, Metalloxiden oder Metallkarbiden versehen ist, dessen Verschleißfestigkeit höher ist als die der Stahlklinge.

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Von besonderer und selbstständiger Bedeutung ist eine Ausführungj, bei welcher der Überzug auf den betreffenden Flächenseiten des Abstreifmessers oder Schabers aus mehreren dünnen Teilschichten des verschleißfesten Materials besteht, welche übereinander im Metallspritzverfahren aufgetragen sind.

Das erfindungsgemäße Abstreifmesser oder der Schaber mit dem verschleißfestem Überzug besitzt im wesentlichen die gleichen mechanischen Eigenschaften einschließlich der Flexibilität wie die ursprüngliche, unbeschichtete Stahlklinge,, wodurch ein unbedingt zufriedenstellendes Resultat beim Schaben garantiert wird. Eine gute Flexibilität und eine seiir geringe Brüchigkeit im Überzug selbst werden durch den vorgeschlagenen stufenweisen Aufbau des sehr dünnen Überzuges erreicht. Der Ausdruck "Metallspritzverfahren" ist als Thermal-Spritzverfahren zu verstehen, bei welchem ein geschmolzenes Überzugsmaterial auf die zu überziehende oder zu beschichtende Oberfläche gespritzt wird. Im vorliegenden Fall eignen sich Plasma- oder Flammspritzverfahren. Beim Plasma-Spritzverfahren, welches in vielen Fällen vorzuziehen ist, wird ein Gas durch einen Lichtbogen derart intensiv erhitzt, daß es Plasmazustand annimmt. In diesem Plasmazustand wird das Gas aus einer Düse in einem Strhl verspritzt, welchem das für den Überzug verwendete Material in Pulverform durch ein Trägergas zugeführt wird. Das Pulver schmilzt dabei sofort und wird durch den Strahl in geschmolzenem Zustand auf die zu beschichtende Oberfläche geschleudert. Um Hitzeschäden auf der oftmals äußerst dünnen zu beschichtenden Stahlklinge zu vermeiden^, wird der an sich sehr dünne Überzug stufenweise aufgebaut.

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Das Material des Überzuges besteht erfindungsgemäß aus Aluminiumoxid eventuell mit einer geringen Menge an zugesetztem Titanoxid.

Die "Vorteile der Erfindung sind offenkundig. Das Aufbringen eines relativ dünnen haltbaren Überzuges auf nur einem kleinen Teil des Trägermaterials ermöglicht es, daß das Trägermaterial die erforderliche Flexibilität und weitere ursprüngliche Eigenschaften behält. Dadurch, daß der Überzug äußerst dünn ist, wird die Gefahr von Rissen auf ein Mindestmaß herabgesetzt. Ebenso wie das bereits erwähnte Merkmal, daß das erfindungsgemäße Abstreifmesser oder der Schaber die gleichen mechanischen Eigenschaften, z.B. Flexibilität, wie ein herkömmliches Abstreifmesser oder Schaber besitzt, bedeutet dies, daß das erfindungsgemäße Abstreifmesser oder der Schaber in herkömmlichen Einspann- und Druckhaltern verwendet werden kann, wie sie bereits in vorhandenen Einrichtungen vorgesehen sind.

Weitere Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen; es zeigen

Fig.l bis 6 einige Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Schaber oder Abstreifmesser.

Die in den Figuren dargestellten Schaber oder Abstreifmesser können beispielsweise verwendet werden, um Druckwalzen oder Auftragwalzen, Trockenzylinder für Papier oder Gewebe und dgl. zu säubern oder beispielsweise als Schaber zum Kreppen von Papier.

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Das in Pig«l dargestellte Abstreifmesser besitzt ein Oberteil 1 mit einander gegenüberliegenden, in diesem Fall parallelen, Seiten 2 bezw. 5 und eine Arbeitsfläche oder Schrägflache 4. Schematisch angedeutet ist außerdem eine Walze 6, wie beispielsweise eine Gravurdruckwalze für das Tiefdruckverfahren,, welche sich in Richtung des Pfeiles 7 dreht. Der Teil der Flachseite 2 des Abstreifmessers, welcher der Walze β zugekehrt ist, trägt einen dünnen Überzug 5 aus einem Material mit höherer Verschleißfestigket als das Material des Hauptteiles 1 des Abstreifmessers, welches bei diesem Beispiel aus einem Stahlband in einer Stärke von 0,05 bis O₅15 mm und einer Breite von I5 mm bestehen kann. Die Zusammensetzung des Überzuges 5 und sein Aufbau sollen nachstehend erläutert werden. Die Schrägfläche des Abstreifmessers 1 soll daher an dem Mantel der Druckwalze anliegen, um überschüssige Farbe abzustreifen. Der Überzug 5 ist direkt auf die Flachseite 2 des Abstreifmessers 1 aufgebracht. Diese Flachseite 2 wird auch als Auflaufseite des Abstreifmessers angesehen und der Überzug 5 ist in einem Überzugsbereich 5a angeordnet, dessen Breite längs der Auflaufseite 2 vorzugsweise in Bezug auf die Spannweite des Abstreifmessers gering ist. In diesem Fall beträgt er maximal 5 ram.

Fig.2 zeigt eine Abwandlung eines erfindungsgemäß hergestellten Abstreifmessers zum Säubern einer Druckwalze, welche gegenüber dem Abstreifmesser umläuft. Dabei ist der verschleißfeste Überzug 5 auf der Auflaufseite 2 des Abstreifmessers 1 auf einer Schrägfläche 8 im Trägermaterial angeordnet.

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Die Figuren 3 bis 6 zeigen vier weitere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Schabers zum Kreppen einer Papierbahn.

In den Figuren 3 und 4 wird eine Kante 10 des Überzuges 5 als Arbeitsfläche des Schabers verwendet. Bei der Ausführung gemäß Fig.4 ist der Überzug auch auf der Stirnseite 11 des Trägermaterials aufgebracht^ um die Haltbarkeit der Kante 10 zu erhöhen. Eine noch größere Festigkeit kann dadurch erreicht werden, daß das Trägermaterial mit einer Schrägfläche 12 versehen wird, bevor der Überzug aufgebracht wird, wie dies in Fig.4 angedeutet ist. Wenn beide Seiten des Schabers mit einem Überzug versehen werden, ergeben sich zwei gleichwertige Kanten, sodaß der Schaber bei Verschleiß der einen Kante umgedreht und die andere Kante in Arbeitsposition gebracht werden kann.

Die mit dem Überzug versehene Langseite 2 des Schabers bildet mit dem Walzenmantel einen Winkel wie dies in den Figuren 3 bis 6 darge stellt ist.

Die Figuren 3a und 4a zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Arbeitsfläche aus einer schmalen Schrägfläche 13 besteht. Im übrigen sind die Ausführungsbeispiele gemäß Fig.3a und 4a denen in Fig.3 und 4 dargestellten gleich.

Beim Kreppen von Papier wird der Einsatzwinkel als der Winkel zwischen der Oberkante des Schabers und dem Zylindermantel bezeichnet, wobei in Fig.3a diese Oberkante das Bezugszeichen 11 und der Einsatzwinkel das Bezugszeichen trägt.

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Die Ausführungsbeispiele gemäß Fig.5 und 6 entsprechen denen der Figuren 5^a und 4a mit Ausnahme dessen, daß der Einsatz-Winkel in den Figuren 5 und 6 kleiner ist.

Das Trägermaterial für das erfindungsgemäße Abstreifmesser oder den erfindungsgemäßen Schaber besteht vorzugsweise aus einem kaltgewalzten,, gehärteten Federstahlband mit einer Stärke von 0,15 bis 2,0 mm und gegebenenfalls sogar noch darunter. Die Maximalstärke des erfindungsgemäß vorgesehenen Überzuges hängt von der Stärke des Trägermaterials ab, sollte jedoch unter keinen Umständen mehr als 0,35 mm betragen. Der Überzug ist aus einer Vielzahl von Teilschichten aufgebaut, welche übereinander im Metallspritzverfahren aufgebracht sind, wobei jede Teilschicht beispielsweise eine Stärke von 0,002 bis 0,045 mm besitzt. Die Gesamtstärke des Überzuges beträgt vorzugsweise nicht mehr als 50$ der Stärke des Trägermaterials bei Materialätärken von bis zu O,4o mm, 40$ des Trägermaterials bei Materialstärken von 0,40 mm bis 0,90 mm, J>0% des Trägermaterials bei Materialstärken von 0,90 bis 1,20 mm und 25$ des Trägermaterials bei Materialstärken von 1,20 mm bis 2₅0 mm.

Das erfindungsgemäß für den Überzug verwendete verschleißfeste Material besteht zweckmäßigerweise aus Kerametallen, Metalloxiden oder Metallkarbiden. Das für jeden speziellen Zweck am besten geeignete Überzugsmaterial sollte jedoch unter Berücksichtigung des jeweiligen Anwendungsgebietes ausgewählt werden. Wenn auch bestimmte Überzugsstoffe wie beispielsweise Chromoxid eine gute Verschleißfestigkeit

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liefern, so wurde doch festgestellt, daß ein derartiger Überzug bei einigen Anwendungsarten Nachteile ergeben kann.

Überraschenderweise haben sioh Überzüge, welche hauptsächlich aus Aluminiumoxid bestehen, als besonders geeignet erwiesen, und besonders gute Resultate wurden bei Verwendung von Überzügen erreicht, welche aus Aluminiumoxid (Al₂O,) und einer geringen Menge eines anderen Metalloxides wie beispielsweise Titanoxid (TiO₂) bestehen.

Die nachfolgenden Versuche mit erfindungsgemäß hergestellten Abstreifmessern oder Schabern bestätigen„die erfindungsgemäß erzielte gewünschte Verbesserung gegenüber herkömmlichen Abstreifmessern oder Schabern.

Versuch 1

Ein Abstreifmesser mit einer Stärke von 0,150 mm und einem verschleißfesten Überzug aus Aluminiumoxid und Titanoxid mit einer Stärke von 0,050 mm wurde zum Säubern einer Gravurdruckwalze verwendet, die in einer Tiefdruckmaschine eingesetzt war.

Es ergab sich, daß das erfindungsgemäß entsprechend Fig.l herge stellte Abstreifmesser im Vergleich zu herkömmlichen Abstreifmessern für diesen Zweck bei vollkommen gleichem Reinigungsresultat eine mehr als 3 mal so lange Standzeit besaß.

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Versuch 2

Ein entsprechend Pig.6 erfindungsgemäß hergestellter Krepp-Schaber mit einem verschleißfesten Überzug aus Aluminiumoxid wurde zur Herstellung von Kreppseidenpapier in einer Yankee-Maschine eingesetzt. Der Schaber aus Federstahl war 1,2 mm stark und hatte einen Überzug von 10 mm Breite und 0,200 mm Stärke. Die Spannweite des Schabers betrug 3 m und die Durchlaufgeschwindigkeit 900 m/min. Der im Schaberhalter der Papiermaschine eingesetzte Schaber lieferte ein äußerst zufriedenstellendes Kreppresultat bei einer Standzeit von mehr als 10 ho

Beim Kreppen mit herkömmlichen Kreppschabern aus dem gleichen Material und in der gleichen Stärke, jedoch ohne verschleißfesten Überzug mußten diese herkömmlichen Schaber nach weniger als einer Stunde ausgetauscht werden, da die Schrägfläche derart verschlissen war, daß die Kreppung grob und ungleichmäßig war. Die zum Austausch eines herkömmlichen Schabers benötigte Zeit betrug 3 min, was eänen Produktionsverlust von 5$ ergab. Dieser läßt sich durch Verwendung des erfindungsgemäßen Schabers beinahe auffangen. Der Produktionsverlust entspricht 800 to Papier/Jahr oder ca. 2,5 Millionen SEK/Jahr.

Beim Aufbau des Überzuges sollte vor dem Auftragen der ersten Teilschicht das Trägermaterial im äußeren zu beschichtenden Bereich einer geeigneten vorbereitenden Oberflächenbehandlung unterworfen werden^, wie beispielsweise sorgfältig mit Karbo-

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rund beblasen werden, und zwar vorzugsweise unmittelbar vor dem Auftragen der ersten Teilschicht. In einigen Fällen kann eine Binderschicht aus einer Nickellegierung oder dgl. zwischen der vorbehandelten Oberfläche des Trägermaterials und der ersten Tellschioht ratsam sein.

Die verschiedenen Teilschichten werden dann übereinander derart aufgetragen, daß die ursprüngliche Flexibilität und Gleichförmigkeit des Trägermaterials nicht merkbar beeinträchtigt werden.

Die Breite 5a des Überzugsbereiches sollte maximal 20 mm betragen, vorzugsweise jedoch weniger als 10 mm.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Abstreifmesser oder der Schaber mit dem beschriebenen verschleißfesten Überzug auf gegenüberliegenden ebenen Flächen versehen werden, was zu einer Vorderfläche führt, die aus einer oberen härteren Schicht aus diesem verschleißfesten Überzug, einer Zwischenschicht aus dem unbeschichteten Trägermaterial und einer unteren härteren Schicht aus dem verschleißfesten Überzug führt.

■/IS-

Leerseite

Claims

£, Honke & Partner

Diplom-Physiker

Or. Walter Andrejewski

Diplom-Ingenieur

Dr.-lng. Manfred Honke

Diplom-Physiker

Dr. Karl Gerhard Masch

6o b51/W-th

4300 Essen 1, Theaterplatz 3, Postf. 100254

7. Oktober I983

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung Inventing S. A.
Chemin du Deviη 9^ CH-1012 Lausanne / Schweiz

Abstreifmesser oder Schaber.

Patentansprüche.

1.) Abstreifmesser oder Schaber zum Säubern von Druckwalzen und Ulftragwalzen oder zum Kreppen, wobei das Abstreifmesser oder der Schaber mit einem metallischen Träger in direktem Kontakt sein soll, dadu-rch gekennzeichnet, da/3 das Abstreifmesser oder der Schaber (1) aus einer flexiblen
Stahlklinge besteht, deren wirksame Arbeitsfläche (4, 15) zumindest an der Auflaufkante (10) mit einem dünnen Überzug (5)

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aus keramischem Material, Metalloxiden oder Metallkarbiden versehen ist, dessen Verschleißfestigkeit höher ist als die der Stahlklinge.

2. Abstreifmesser oder Schaber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine dünne, flexible Stahlklinge mit einer Stärke von bis zu 2,ο mm als Trägermaterial besitzt und der verschleißfeste Überzug längs einer Flächenseite des Abstreifmessers oder Schabers (1) bis zu einer Gesamtstärke von maximal 0,35 nim angeordnet ist.

j5. Abstreifmesser oder Schaber nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (5) auf den betreffenden Flächenseiten des Abstreifmessers oder Schabers (1) aus mehreren dünnen Teilschichten aus dem verschleißfesten Material besteht, welche übereinander im Metallspritzverfahren aufgetragen sind.

4. Abstreifmesser oder Schaber nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Arbeitsfläche (4) des Abstreifmessers aus dem verschleißfesten Überzug (5) besteht.

5· Abstreifmesser oder Schaber nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (5) auf einer Schrägfläche (8) im Trägermaterial angeordnet ist, welche im wesentlichen der fertigen Arbeitsfläche (4) entspricht.

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6. Abstreichmesser oder Schaber nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (5) zumindest einen Teil der kurzen Seite (11) des Trägermaterials neben der Auflaufseite (2) bedeckt.

7° Abstreichmesser oder Schaber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (5) längs der Auflaufseite (2) des Trägermaterials und der anschließenden Kurzseite (11) angeordnet ist und die Oberfläche des Überzuges im Übergang zwischen der Auflaufseite (2) und der Kurzseite (11) abgeschrägt ist»

b„ Abstreichmesser oder Schaber nach Anspruch J₃ dadurch gekennzeichnet., daß der Überzug (5) im Übergang zwischen der Auflaufseite (2) und der Kurzseite (11) auf einer ursprünglich schrägen Fläche im Trägermaterial angeordnet ist.

9«. Abstreichmesser oder Schaber nach Anspruch 1 bis ε, dadurch gekennzeichnet, daß der überzug (5) hauptsächlich aus Aluminiumoxid besteht.

ΙΟ, Abstreifmesser oder Schaber nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet,, daß der Überzug (5) aus Aluminiumoxid (AIpO₇) und einer geringen Menge eines anderen Metalloxides z.B. Titanoxid (TiOg) besteht.

11. Abstreichmesser oder Schaber nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (5) ca. 97$ AIpO^ und ca. TiO₂ enthält.

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12. Abstreifmesser oder Schaber nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzugsbereich eine Breite von maximal 20 mm, vorzugsweise weniger als 10 mm, aufweist.