DE69719791T2

DE69719791T2 - Beschichtungsklinge

Info

Publication number: DE69719791T2
Application number: DE69719791T
Authority: DE
Inventors: Silvano Freti
Original assignee: BTG Eclepens SA
Current assignee: BTG Eclepens SA
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 2003-08-14
Anticipated expiration: 2017-12-17
Also published as: TW409077B; EP0944439B1; ES2194230T3; SE511082C2; ATE234163T1; US5824154A; CA2275878A1; ID22297A; EP0944439A1; DE69719791D1; JP2001506923A; SE9604737D0; KR100445894B1; JP3597870B2; CA2275878C; SE9604737L; AU5353398A; BR9714060A; WO1998028089A1; KR20000069590A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtungsklinge zum gesteuerten Auftragen und Glätten einer Beschichtungszusammensetzung auf eine sich bewegende Papierbahn, die von einer sich gleich drehenden Walze getragen wird. Herkömmlicherweise umfasst die Klinge ein Stahlband, das mit einer abriebverschleißfesten Beschichtung bzw. Auflage versehen ist, um die Lebensdauer der Klinge zu verlängern. Bei einer konventionellen Beschichtung einer sich bewegenden Papierbahn bleiben meist Papierabschnitte an deren beiden Rändern unbeschichtet. Dadurch trocknet das Beschichtungsmaterial an den Begrenzungslinien auf beiden Seiten der Papierbahn schneller als das Beschichtungsmaterial zwischen den beiden Rändern, was auf eine stärke Wasserabsorption an den Beschichtungsrändern zurückzuführen ist. Praktisch hat dieses schnellere Trocknen des Beschichtungsmaterials den Nachteil, dass die Beschichtungsklinge an den Beschichtungsrändern früher verschleißt, während der Mittelteil der Klinge einem wesentlich langsameren Verschleiß unterliegt. Die schnelle Abnutzung der Klinge an diesen bestimmten Stellen führt zu einem häufigen Klingenaustausch, denn bei dem Beschichtungsvorgang kann lediglich eine geringe Abnutzung am Rand toleriert werden, damit die Papierqualität nicht beeinträchtigt bzw. der Vorgang gestört wird. Wenn ein derartiger lokaler Verschleiß zu stark wird, gelangt zu viel trockenes Beschichtungsmaterial von diesen Randbereichen unter die Klinge und kann durch Abblättern das beschichtete Papier oder die nachgelagerten Walzen infolge der lokalen Abnutzung der Walzen beschädigen. Zum Abblättern kommt es dadurch, dass sich die dicke trockene Schicht an den Randlinien vom Papier lösen kann.
Durch die Verwendung von Beschichtungsklingen mit einer Keramikschicht am Rand, die mit der Papierbahn in Eingriff kommt, verlängert sich gewöhnlich die Lebensdauer der Klinge im Vergleich zu unbeschichteten Standbändern. Da jedoch die Intensität des Abriebverschleißes in den Randbereichen der Klinge höher ist, muss die Klinge ausgetauscht werden, obwohl deren größter Teil noch verwendbar ist.
Es wurde versucht, dieses Problem des lokalen Verschleißes der Beschichtungsklinge zu umgehen. So ist in der PCT-Anmeldung WO95/17264 das Auftragen eines Randschmiermittels beschrieben. Die darin vorgestellte Lösung zeitigt gute Ergebnisse, allerdings ist dafür die Installation einer Vorrichtung und damit einhergehend deren Betriebsüberwachung und Wartung erforderlich.
Der vorliegenden Erfindung liegt als wichtigste Aufgabe zugrunde, eine neue Beschichtungsklinge zum Auftragen einer Beschichtungszusammensetzung auf eine sich bewegende Papierbahn zu schaffen.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Beschichtungsklinge mit einem Stahlband und einer aufgetragenen abriebverschleißfesten Beschichtung, um die Lebensdauer der Klinge zu verlängern.
Noch eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Beschichtungsklinge in Mehrschichtbauweise zu schaffen, wodurch die Lebensdauer der Klinge wesentlich verlängert wird und dennoch eine hohe Qualität des beschichteten Papiers gewährleistet wird.
Weiterhin hat die Erfindung die Aufgabe, eine Beschichtungsklinge zu schaffen, die mit einem verschleißfesten Material versehen ist, um die Haltbarkeit der Klinge zu verlängern, während gleichzeitig die Beschichtung auf dem Papier gut geglättet und somit eine hohe Qualität erreicht wird.
Zudem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtungsklinge in Mehrschichtbauweise zu schaffen, die ein hochverschleißfestes Material als Zwischenschicht enthält, wobei der bei einer hochwertigen Beschichtung erforderliche Glättungsvorgang entfällt.
Angesichts dieser und anderer Aufgaben der Erfindung, die aus der nachfolgenden Offenlegungsschrift deutlich werden, schafft die Erfindung eine Beschichtungsklinge zum gesteuerten Auftragen und Glätten einer Beschichtungszusammensetzung auf eine sich bewegende Papierbahn, die von einer sich gleich drehenden Walze getragen wird. Die erfindungsgemäße Beschichtungsklinge umfasst ein Stahlband, dessen einer Längsrandabschnitt dazu gedacht ist, mit der Papierbahn in Eingriff zu kommen, und mit einer abriebverschleißfesten Auflage versehen ist, um die Lebensdauer der Klinge zu verlängern. Die Beschichtungsklinge ist durch eine Zwischenschicht gekennzeichnet, die zwischen der Auflage und dem Stahlband angeordnet ist, wobei die Zwischenschicht eine höhere Abriebverschleißfestigkeit hat als die Beschichtung bzw. die Auflage.
Geeigneterweise umfasst die Zwischenschicht ein Material, das aus Metallkarbiden, -boriden, -nitriden und Zusammensetzungen daraus ausgewählt wird. Herkömmlich kann das Metallkarbid in eine Metall-Matrix eingebettet sein.
Die Zwischenschicht hat vorzugsweise eine Dicke im Bereich von ungefähr 50 um bis ungefähr 150 um.
Bei der Zwischenschicht kann es sich um ein Cermet aus einem Karbid und ein Metall handeln, und die Schicht hat vorzugsweise eine Abriebverschleißfestigkeit, die 2- bis 6-mal höher ist als die der verschleißfesten Auflage.
Besonders bevorzugt wird es, wenn die Zwischenschicht aus Chromkarbid und Cr-Ni gebildet wird.
Die verschleißfeste Auflage der erfindungsgemäßen Klinge wird vorzugsweise durch ein keramisches Material gebildet, beispielsweise durch ein Metalloxid. Ein bevorzugtes Oxid ist Aluminiumoxid, wahlweise zusammen mit einer Menge eines anderen Metalloxids, z. B. Zirkonoxid. Diese Menge kann zwischen etwa 3 und 40 Masseanteilen an der Gesamtzusammensetzung liegen.
Herkömmlicherweise hat die verschleißfeste Auflage eine Dicke von ungefähr 0,1 bis 1,0 mm, so beispielsweise ungefähr 0,2 bis ungefähr 0,5 mm, und eine Breite in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung sowie in der Ebene des Stahlbandes von ungefähr 4 bis 12 mm. Vorzugsweise hat die Zwischenschicht eine Breite in der zweiten Richtung, die die der verschleißfesten Auflage nicht übersteigt. Jetzt wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen, die keine Einschränkung darstellen, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Zu den Zeichnungen:
Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht eines Teilbereiches der Beschichtungsvorrichtung;
Fig. 2a und 2b zeigen Querschnitte entlang der Linien A-A und B-B aus Fig. 1;
Fig. 3 ist ein Diagramm, das die unterschiedlichen Verschleißgeschwindigkeiten in den Abschnitten A (Randlinien bzw. Beschichtungsränder) und B zeigt;
Fig. 4 zeigt eine Querschnitt einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 5 zeigt einen ähnlichen Querschnitt einer alternativen Ausführungsform;
und Fig. 6 zeigt ein Diagramm gemäß jenem aus Fig. 3 mit den unterschiedlichen Verschleißgeschwindigkeiten in den Abschnitten A und B bei einer erfindungsgemäß konstruierten Beschichtungsklinge.
Fig. 1 verdeutlicht eine konventionelle Beschichtungsklingentechnik, die einen Teil einer Beschichtungsanlage herkömmlicher Bauart zeigt. Ein Klingenhalter 3 trägt die Beschichtungsklinge 5, die sich in Eingriff mit einer sich bewegenden Papierbahn 7 befindet, wobei die Transportrichtung von einem Pfeil angezeigt wird. Die Papierbahn 7 wird von einer Stützwalze 9 gehalten, die sich zusammen mit der Papierbahn 7 dreht.
Vor der Beschichtungsklinge 5 wird der Bahn mittels einer Auftrageinrichtung Beschichtungsmaterial zugeführt, das bei Eintritt in den Klingenkontaktbereich gleichmäßig über die Papierbahn 7 verteilt wird, wobei überschüssiges Material in einer nicht dargestellten Art und Weise entfernt wird. Das Beschichtungsmaterial wird auf einer Breite, angegeben durch den Doppelpfeil b, auf die Papierbahn aufgetragen. Dementsprechend wird das Papier nicht über seine vollständige Breite beschichtet, wie durch den Doppelpfeil a angezeigt wird, sondern an den Rändern der Papierbahn 7 verbleiben unbeschichtete Bereiche außerhalb der Beschichtungsgrenzen 8. Nach dem Beschichten wird das fertige Papier an den Rändern beschnitten, um die nicht verwendbaren Reste, gekennzeichnet mit e, zu entfernen. In Fig. 2A und 2B mit den Querschnitten entlang der Linien A-A und B-B aus Fig. 1 sind die unterschiedlichen Verschließgeschwindigkeiten zwischen den Randabschnitten und dem Mittelabschnitt der Klingen veranschaulicht. Da die Klingenbereiche um die Ränder des auf die Bahn aufgetragenen Beschichtungsmaterials herum eine viel höhere Verschleißrate aufweisen, wie aus Fig. 2A hervorgeht, muss die Klinge ausgewechselt werden, auch wenn der Verschleiß im Mittelteil der Klinge wie in Fig. 2B sehr gering ist und meist nur bei 5 bis 20% der Gesamtdicke beträgt. Das heißt, die Klinge muss durch eine neue ausgetauscht werden, obwohl nur die Abschnitte A wie in Fig. 1 einem starken Verschleiß unterlagen, während Abschnitt B noch weiter genutzt werden könnte.
Im Diagramm aus Fig. 3 ist der Verschleiß prozentual zur Dicke der Klinge an deren vorderem Ende in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Die Ordinate zeigt die Gesamtdicke aus dem keramischen Material C und dem Stahl S als 100%, und die Abszisse zeigt die Verschleißdauer. Kurve A entspricht dem Verschleiß der Abschnitte A aus Fig. 1, wohingegen Kurve B den Verschleiß des Klingenmittelteils B angibt. Aus der Kurve A des Diagramms wird erkennbar, dass die Zeit, bis sich der Verschleiß auch auf das Stahlband erstreckt, (ts), relativ kurz ist und die Abnutzung nach dem Erreichen des Stahlbandes schnell zunimmt.
Bei Fig. 4 und 5 handelt es sich um Querschnitte durch erfindungsgemäße Ausführungsformen von Klingen. Die Klinge aus Fig. 4 verfügt über ein Stahlband 13 mit einer Schräge an der Kante gegenüber der sich bewegenden Papierbahn. Entlang dieser Schräge wurde eine Zwischenschicht 17 aufgetragen, beispielsweise durch Plasmaspritzen, Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF-Spritzen) oder andere geeignete Auftragungsverfahren, und diese Zwischenschicht besteht vorzugsweise aus Wolframkarbid-Kobalt oder Chromkarbid-Chromnickel. Vorzugsweise liegt ihr Karbidgehalt zwischen ungefähr 75% und 96% Prozent.
Auf die Zwischenschicht 17 wurde eine Keramikauflage 15 aufgetragen, beispielsweise durch Plasmaspritzen, Hochgeschwindigkeitsflammspritzen oder Ähnliches, wobei sich die Auflage 15 auf der Oberfläche des Stahlbandes 13 über die Zwischenschicht 17 hinaus erstreckt. Konventionell bestellt die Keramikauflage 15 aus einem Metalloxid oder einem Gemisch aus Metalloxiden, wie beispielsweise Aluminiumoxid, wahlweise zusammen mit Zirkonoxid.
Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beschichtungsklinge. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich die Zwischenschicht 17 weiter nach hinten in den Zwischenraum zwischen Keramikauflage 15 und dem Stahlband 13. Bei der Ausführungsform aus Fig. 5 reicht die Zwischenschicht 17 im Wesentlichen genauso weit wie die Keramikauflage 15.
In Fig. 6 ist ein Diagramm ähnlich dem aus Fig. 3 abgebildet. Wiederum zeigt die Ordinate die Gesamtdicke des Klingenabschnitts gemäß Fig. 4 und 5 als 100%. Dank der höheren Verschleißfestigkeit der Zwischenschicht ist hierbei die Zeitspanne ts, bis der Abriebverschleiß das Stahlband erreicht, erheblich länger, weshalb die Klinge entsprechend länger im Einsatz bleiben kann, ehe sie ausgetauscht werden muss. Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine deutliche Verlängerung der Lebensdauer von Beschichtungsklingen, während zugleich eine hochwertige Beschichtung aufrechterhalten bleibt. Die hier offengelegte Mehrschichtbauweise ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern macht es lediglich erforderlich, dass die Zwischenschicht eine höhere Abriebverschleißfestigkeit hat als die verschleißfeste Auflage. Folglich ist die Erfindung nur durch ihre Definition in den beigefügten Ansprüchen eingegrenzt.

Claims

1. Beschichtungsklinge (5) zum gesteuerten Auftragen und Glätten einer Beschichtungszusammensetzung auf eine sich bewegende Papierbahn (7), die von einer sich gleich drehenden Walze (9) getragen wird, wobei die Klinge (5) ein Stahlband (13) umfasst, dessen langgestreckte Kantsektion ist angeordnet für Eingriff mit der Papierbahn (7) und mit einer abriebverschleißfesten Beschichtung bzw. Auflage (15) versehen ist, um die Lebensdauer der Klinge zu verlängern, gekennzeichnet durch eine Zwischenschicht (17), die zwischen der Auflage (15) und dem Stahlband (13) angeordnet ist, wobei die Schicht (17) eine höhere Abriebverschleißfestigkeit hat als die Auflage (15).

2. Beschichtungsklinge nach Anspruch 1, wobei die Zwischenschicht (17) ein Material umfasst, das aus Metallkarbiden, -boriden, -nitriden und Zusammensetzungen daraus ausgewählt wird, wobei Metallkarbide wahlweise in eine Metall-Matrix eingebettet sind.

3. Beschichtungsklinge nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zwischenschicht (17) eine Dicke am vorderen Ende der Klinge im Bereich von ungefähr 50 um bis ungefähr 150 um hat.

4. Beschichtungsklinge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei es sich bei der Zwischenschicht (17) um ein Cermet aus einem Karbid und einem Metall handelt.

5. Beschichtungsklinge nach Anspruch 4, wobei die Zwischenschicht (17) durch ein Material gebildet wird, das eine Abriebverschleißfestigkeit hat, die 2- bis 6-mal höher ist als die der Auflage.

6. Beschichtungsklinge nach Anspruch 5, wobei die Zwischenschicht (17) durch Chromkarbid und Cr-Ni gebildet wird.

7. Beschichtungsklinge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auflage (15) durch ein Metalloxid gebildet wird.

8. Beschichtungsklinge nach Anspruch 7, wobei die Auflage (15) im wesentlichen aus Aluminiumoxid besteht.

9. Beschichtungsklinge nach Anspruch 8, wobei die Auflage (15) durch Aluminiumoxid zusammen mit einer Menge eines anderen Metalloxids gebildet wird.

10. Beschichtungsklinge nach Anspruch 9, wobei es sich bei dem anderen Metalloxid um Zirkonoxid handelt.

11. Beschichtungsklinge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auflage (15) eine Dicke von ungefähr 0,1 bis 1,0 mm, so beispielsweise ungefähr 0,2 bis ungefähr 0,5 mm, und eine Breite in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung sowie in der Ebene des Stahlbandes von ungefähr 4 bis ungefähr 12 mm hat.

12. Beschichtungsklinge nach Anspruch 11, wobei die Zwischenschicht (17) eine Dicke von ungefähr 50 bis ungefähr 150 um hat.

13. Beschichtungsklinge nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Stahlband eine Dicke von ungefähr 0,3 bis ungefähr 0,6 mm hat.

14. Beschichtungsklinge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zwischenschicht (17) eine Breite in der zweiten Richtung hat, die die der Auflage nicht übersteigt.