CN102575429B

CN102575429B - 自处理的辊刮削装置

Info

Publication number: CN102575429B
Application number: CN201080044636.6A
Authority: CN
Inventors: A.埃特希梅尔; A.贝伦德斯; F.格罗曼
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2009-08-04
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2030-06-25
Also published as: EP2462280A1; DE102009028210A1; CN102575429A; WO2011015408A1

Abstract

本发明涉及一种装置，该装置带有用于砑光辊(10)的辊套(12)和用于刮削辊套(12)使用表面的刮刀(20)，其中，所述辊套(12)位于径向外侧的表面形成其使用表面，辊套(12)的与所述使用表面邻接的区域由包括埋入填料基质(14)中的第一硬质材料颗粒(13)的材料构成，并且所述使用表面的粗糙度具有预定公差范围内的一个值。所述装置的刮刀(20)具有纤维复合材料，该纤维复合材料设计用于刮削所述辊套(12)的使用表面，并且在所述纤维复合材料的粘结剂(27)中埋有第二硬质材料颗粒(31，32，33)，其硬度、粒度分布和表面形态与所述辊套(12)的使用表面的粗糙度的公差范围相协调地选择。

Description

自处理的辊刮削装置

技术领域

本发明涉及一种砑光辊辊套的刮削装置，并且尤其是涉及使辊套表面维持预定粗糙度的刮削装置。

背景技术

在造纸工业中，在平整装置中的砑光辊被用于最后处理纸幅的表面。在此，砑光辊表面的粗糙度对所制造的纸的表面特性，如其光洁度和平滑度有重要影响。为了使脏污，如纸纤维或线残余部分不持久地堆积在辊表面上并且因此损坏生产的纸的表面质量，在辊表面上设置所谓的刮刀，该刮刀将脏污从辊表面去除。

由于砑光辊在高压和高温下运行，其表面承受高的机械负荷和热负荷。因此，砑光辊通常配设辊套，该辊套将足够的韧性和高表面硬度相结合。装置辊通常具有由例如镍、钴或铁制成的填料基质，该填料基质用作埋入其中的硬质材料颗粒的粘结剂。通常使用金属类的碳化物(如碳化钨、碳化钛或碳化铬)金属氮化物(如氮化钛)以及氮化物与碳化物的混合物(如碳氮化钛)作为硬质材料颗粒的材料。而针对于辊套要达到的韧性选择用于填料基质的金属，辊套表面的硬度由埋入其中的硬质材料颗粒决定。硬质材料颗粒之间的平均间距被称为间隙尺寸。

辊套的使用表面，亦即辊套在使用时与纸表面接触的、位于径向外侧的表面被磨削到相应的应用情况所需的粗糙度。脏污借助于刮刀从辊表面去除，该刮刀在运行过程中压在辊套的使用表面上。然而表明，刮刀本身会损坏辊套的表面特性。例如，部分被称为刮刀脏污的刮刀刮屑会粘附在辊套的表面上并且改变其粗糙度。例如，刮刀脏污会作为物质膜层粘附在高光洁度加工的辊表面上，这种物质膜层会损害所制造的纸的光洁度数值。反之，沉积在较粗糙的辊表面的凹陷中的刮刀脏污会导致“抛光效应”，这会在通过本身柔软的表面制造的纸上导致光亮的部分。

因此，在刮刀的材料中埋入硬质材料颗粒，该硬质材料颗粒在刮削时微观磨蚀地加工辊表面并因此在较长的时间内保证辊表面的清洁。

然而事实表明，相应的刮刀仅能在有限的时间段内保持表面粗糙度的预定值。

因此，从上述现有技术出发，希望提供一种装置，其中，能够在较长时间内保持用于砑光辊的辊套的使用表面粗糙度在公差范围内的预定值。

按照装置的一种实施形式，该装置具有刮刀，在刮刀中埋有硬质材料颗粒，硬质材料颗粒的硬度、粒度分布和表面形态与辊套的使用表面的粗糙度的公差范围相协调地选择。

按照装置的另一种实施形式，该装置具有用于砑光辊的辊套，其位于径向外侧的表面形成由刮刀刮削的使用表面，其中，辊套的与使用表面邻接的区域由这样一种材料形成，该材料包括埋入填料基质中的第一硬质材料颗粒，并且，使用表面还这样地构造，使得其粗糙度具有预定公差范围内的某一个值。

在装置的一种实施形式中，设置具有纤维复合材料的刮刀，在纤维复合材料的粘结剂中埋入有硬质材料颗粒，该硬质材料颗粒的硬度、粒度分布和表面形态相对辊套中的硬质材料的硬度和粒度分布并且根据公差范围选择，辊套使用表面的粗糙度应当能被保持在所述公差范围中。

如果辊套的使用表面的粗糙度的预定公差范围位于Ra＝0.02微米到Ra＝0.03微米的范围内，则刮刀优选具有硬度小于埋入辊套填料基质中的硬质材料颗粒的硬度的硬质材料颗粒。按照本发明的一种实施形式，埋入刮刀中的硬质材料颗粒的硬度在此为埋入辊套填料基质中的硬质材料颗粒的硬度的最大70％，但至少为3％，并且优选至少30％。在此，硬度的比较涉及按维氏硬度的硬度规定并且尤其涉及在300g负荷时的维氏硬度。

因此，在这种在该文献中称为“精细”的使用表面中确保埋入刮刀中的硬质材料颗粒的磨蚀作用集中在辊套表面的涂层或风化部，并且优选平整表面中小面积的不平度。

按照本发明的另一种实施形式，埋入刮刀中的硬质材料颗粒的平均粒度大于埋入辊套的填料基质中的硬质材料颗粒的平均粒度，因此避免了辊套在微观范围内的局部超负荷。按照这种实施形式，埋入刮刀中的硬质材料颗粒的平均粒度优选至少是埋入辊套的填料基质中的硬质材料颗粒的平均粒度的两倍大。

按照装置的另一种实施形式，埋入刮刀中的硬质材料颗粒具有这样的粒度分布，其中，优选有90％的硬质材料颗粒不超过的粒度是有10％的硬质材料颗粒不超过的粒度至少两倍大，优选至少三倍大。相应的粒度分布实现了硬质材料颗粒在刮刀中的高填充密度，由此使得硬质材料颗粒从刮刀的连接材料崩出的危险最小化并因此产生可能导致在辊表面形成沟槽的尖锐边棱的可能性最小化。

优选通过使用刮刀中的、表面形态由倒圆的边角限定的硬质材料颗粒促使使用表面的粗糙度保持在Ra＝0.02微米到Ra＝0.03微米的精细范围中的预定值。在此，表面形态或形态理解为硬质颗粒由几何上确定的面、边棱和角构成的形状。在另一种实施形式中，埋入刮刀中的硬质材料颗粒大体具有回转椭球状的几何形状并且优选尤其具有球状的几何形状，因此在避免形成刮痕的同时促进了对辊表面的精刮削。

按照另一种实施形式，辊套的使用表面的粗糙度具有在从Ra＝0.03微米到Ra＝0.3微米范围内的值或公差范围。为了保持这种“平均”粗糙度，装置的刮刀具有埋入其中的硬质材料颗粒，其硬度为埋入辊套填料基质中的硬质材料颗粒的硬度的至少30％，并且最大为200％。在这种装置的另一种实施形式中，硬质材料颗粒具有单一形态的粒度分布，其中，该分布的平均粒度大于埋入辊套的填料基质中的硬质材料颗粒的平均粒度。

在装置的另一种实施形式中，埋入刮刀中的硬质材料颗粒具有双形态或多形态的粒度分布，其中，至少一种粒度分布形态的平均粒度大于埋入辊套填料基质中的硬质材料颗粒的平均粒度，并且其中，各粒度形态在平均粒度和/或粒度的变化方面相互不同。按照装置的另一种实施形式，埋入刮刀中的硬质材料颗粒的形态通过尽管有边棱，但不尖锐的表面限定。

装置的另一种实施形式具有辊套，其使用表面的粗糙度具有在Ra＝0.3微米到Ra＝0.8微米范围内的预定公差范围。为了保持在该“粗”粗糙度范围内预定的粗糙度，埋入刮刀中的硬质材料颗粒的硬度为埋入辊套的填料基质内的硬质材料颗粒的硬度的至少100％，并且最大为300％。在另一种实施形式中，埋入刮刀中的硬质材料颗粒的硬度优选是埋入辊套的填料基质中的硬质材料颗粒的硬度的优选至少120％，并且最大180％。

在该装置的另一种实施形式中，埋入刮刀中的硬质材料颗粒具有这样的大小分布，其中，至少10％的硬质材料颗粒的粒度大于埋入辊套的填料基质中的硬质材料颗粒的平均粒度。

在另一种实施形式中，埋入刮刀中的硬质材料颗粒具有这样的粒度分布，其中，至少10％的硬质材料颗粒的粒度小于埋入辊套的填料基质中的硬质材料颗粒之间的间隙尺寸。按照另一种实施形式，该装置具有带有至少两种粒度分布的、埋入刮刀中的硬质材料颗粒，这两种粒度分布至少在其平均粒度上相互不同。按照该装置的另一种实施形式，硬质材料颗粒或一种粒度分布形态的硬质材料颗粒的形态由具有尖锐棱边部分的表面限定。

业已表明，当刮刀具有埋入其中的硬质材料颗粒并且该硬质材料颗粒的硬度、粒度分布和表面形态与辊表面或辊套表面的预定粗糙度和埋入其中的硬质材料颗粒的粒度和硬度相协调时，通过刮刀可以在长时间内保持砑光辊的辊套的表面粗糙度的预定值。

刮刀的其它实施形式设计为，刮刀至少在刮刀的设计用于与辊套接触的区域具有纤维复合材料，其中，一种材料的纤维或由多种材料构成的纤维通过粘结剂连接，在所述粘结剂中埋有如上所述的硬质材料颗粒。玻璃纤维、碳纤维、尼龙纤维或玄武岩纤维适于作为纤维材料，其中，为了调节特定的磨损特性，可以组合两种或多种纤维类型。优选将热固性或热塑性的材料用作连接材料，其中，特别优选使用酚醛树脂或者胺类交联或者酐类交联的环氧树脂。

附图说明

本发明其它的特征由以下结合权利要求以及附图对实施例的描述得出。各个特征可以在按本发明的实施形式中各自本身或与多个组合地实现。在以下对本发明的一些实施例的说明将参考附图，其中：

图1示出了一种装置，在该装置中，刮刀刮削砑光辊的辊套；

图2在示意的横截面视图中示出了刮刀的尖端区域；

图3示出了具有各种形态的硬质材料颗粒；

图4示出了单一形态的粒度分布的例子；

图5示出了双形态的粒度分布的例子，以及

图6示出了三形态的粒度分布的例子。

具体实施方式

在图1中示出了系统100，其包括砑光辊10和刮刀20，刮刀的尖端压在砑光辊10的辊套12位于径向外侧的表面上。在造纸机中，砑光辊通常多层地构造，带有布置得紧邻构造为中空圆柱形的辊体11的辊套12。在造纸时，砑光辊被用于形成纸的最终表面。对这些表面的要求根据纸的类型不同。例如，包装纸要求没有过多光洁度的高平整度，而涂布或未涂布的杂志纸则要求极致的光洁度和平整度。纸表面的平整度和光洁度主要通过纸幅在经过在两个砑光辊之间构成的辊隙时承受的压力、砑光辊表面的温度、纸幅导引经过砑光辊的速度和砑光辊的辊套的表面粗糙度决定。

辊套的与纸幅表面接触的使用表面必须相对化学和机械影响具有高度的抵抗能力。为了完成平整纸幅表面的任务，辊套在有足够韧性的同时具有高硬度。为了实现这一点，如图1所示，在填料基质14中埋入硬质材料颗粒13来制造辊套12。在图1的视图中，出于便于理解起见明显夸张而不是按实际比例示出了硬质材料颗粒13的粒度和分布。因此，实际埋入辊套12中的硬质材料颗粒13的大小和分布在实际上与通过附图示出的明显不同。辊套12还可以包含其它(在图1中未示出的)成分，如纤维材料，这些成分改善辊套12的机械稳定性。埋入填料基质14中的硬质材料颗粒13可以在辊套12的整个厚度上，也即在其整个径向长度上延伸。然而，埋入填料基质14中的硬质材料颗粒13也可以是辊套的仅一个子层的组成部分，其中，该子层与辊套的位于径向外侧的表面相邻。除了填料基质14之外，辊套12含有硬质材料颗粒的层也可以包括其它成分。

优选使用金属类的碳化物、金属氮化物和硼化物以及这些材料的混合物作为硬质材料颗粒。尤其是碳化钨(WC)、碳化二钨(W₂C)和相当于碳化钨和碳化二钨混合物的熔凝碳化钨(Wolframschmelzcarbid)，碳化铬(Cr₃C₂)、碳化钒(VC)、碳化钽(TaC)、碳化钼(MoC)、碳化铌(NbC)以及碳化钛(TiC)适于作为金属类的碳化物。除了纯碳化物以外，也可以更多地使用碳化混合物，如((M₁M₂)C)、((M₁CM₂)C)、((M₁M₂M₃)C)等，其中，M₁，M₂，M₃是从包括W、Cr、V、Ta、Ti、Mo、Nb和B的组中选出的元素。适于作为硬质材料的金属氮化物例如是氮化钛(TiN)，其中也可以使用其它的氮化物。除了碳化物或氮化物之外，也可以使用由碳氮化物制成的硬质材料颗粒，其中，可以混合各种金属的碳氮化物。例如可以按((M₁)(CN))、((M₁M₂)(CN))或((M₁M₂M₃)C)的形式构成碳氮化物，其中，M₁，M₂，M₃分别是从包括V、Ta、Ti、Mo、Nb、W或B中选出的金属。另外，二硼化钛(TiB₂)和陶瓷的金属氧化物，例如TiO₂、Cr₂O₃或Al₂O₃以及硅化物，如MoSi₂也适于制造硬质材料颗粒。

为了制造填料基质14，优选使用可延展的金属粘结剂，如镍、钴或铁。

优选借助于称为高速火焰喷射的方法施加带有埋入其中的硬质材料颗粒的填料基质，该方法已知为缩略语HVOF(高速氧气燃料喷涂)。所述层可以直接涂覆在辊体11上，或者涂覆在辊套12的支承层上。

辊体11优选设计为中空圆柱形的，其中，通常设计与严格的圆柱形几何形状的偏差，该偏差考虑了辊在使用高压时在两个相互滚动的辊之间的辊隙(间隙)中的变形。

在砑光辊之间压榨纸幅时，会将涂布材料和纤维材料与纸分开并且积聚在辊套12的使用表面上。在与纸幅重新接触时，颗粒被压入到纸幅表面中，并且因此会损害纸的表面特性，尤其是其平整度和光洁度。

为了防止这一问题，辊套12的使用表面如图1所示地用刮刀20刮削。刮刀20的与辊套12的使用表面接触的端部具有称为刀刃侧面21的斜部，用于导出刮刀从辊套的使用表面分离出的脏污。刀刃侧面21相对刮刀20的底侧22的倾斜角α通常具有在30°到45°的值。刀刃侧面从刮刀20的上侧23朝底侧22延伸，其中，该刀刃侧面由短的、垂直于底侧22布置的端面24与底侧22分开。刮刀20通过底侧22在到端面24的过渡区靠在辊套12的使用表面上。刮刀20的压力和迎角与刮刀的微观磨蚀特性和辊套的表面特性和表面成分相协调。在此，迎角α是指刮刀20的底侧22和辊套12表面在与刮刀的接触点处的切线(虚线)之间的角度。

为了微观磨蚀地处理辊套表面，优选选择从200到300N/m，尤其在从240到260N/m范围内的压力。刮刀20的迎角优选具有从15°到30°范围内选出的值，并且尤其从23°到28°范围选出的值，以及特别优选25°的值。

在图2中示出了刮刀区域中的示意横截面视图，该刮刀包括刀刃侧面21。在该“尖端区域”中，刮刀20由四个面限定边界，即，上侧23，刀刃侧面21、端面24和底侧22。刮刀20由纤维复合材料制成，其中，纤维25和可能存在的纤维26埋入粘结剂27中。除了纤维25或26之外，在粘结剂27中还额外埋有硬质材料颗粒，该硬质材料颗粒设计为可以具有不同的粒度或粒度分布、颗粒硬度和颗粒表面形态。

在图2所示的例子中，埋有三种不同类型的硬质材料颗粒31、32和33，所述硬质材料颗粒通过至少一种前述特性相互区分。按照一种实施形式，纤维25和26布置在相叠的层中，并且按照另一种实施形式，各纤维层构造为织物。

纤维赋予刮刀20刮削辊套12的使用表面所需的机械稳定性和弹性。另外，纤维用于导出在刮削时在刮刀尖端产生的摩擦热，因此防止了刮刀被加热到连接材料27的玻璃转化温度以上的温度。尤其是玻璃纤维、碳纤维、尼龙纤维和玄武岩纤维适于作为纤维材料。碳纤维尤其适于从刮刀20的尖端区域迅速排出摩擦热。为了优化刮刀在刮削辊套时的磨损特性，可以组合各种纤维材料，其中，各个纤维网的纤维材料可以相互交叉，但是也可以在一个纤维束或纤维织物中组合各种纤维材料。

优选适于具有高玻璃转化温度的材料作为连接材料27，例如高温热固性塑料或热塑性塑料，其优选由酚醛树脂或胺类交联或酐类交联的环氧树脂构成。双酚A-氯甲基氧丙环树脂(双酚A是2，2-双(4-羟基苯基)丙烷的俗称)、双酚F-氯甲基氧丙环树脂(双酚F：2，2′-亚甲基双苯酚)、改性的双酚A-氯甲基氧丙环树脂、改性的双酚F-氯甲基氧丙环树脂、三功能的氯甲基氧丙环树脂、四功能氯甲基氧丙环树脂与芳香族或脂环族二胺或环酐或所述材料的组合是相应的连接材料的例子。连接材料27实现了优选240摄氏度的使用温度，甚至能够短时间超过该温度，例如达到255摄氏度的温度。

相比辊套的使用表面，由织物筋或热固性或热塑性的连接材料基质构成的纤维复合物形成的刮刀20较软。在此，这种刮刀20和辊套12之间的交互作用限于去除异物，亦即从纸幅分离出并积聚在辊套12的使用表面上的颗粒和材料。在实践中表明，尤其是涂布材料或刮刀脏污形成的精细层，(其通常积聚在辊套的使用表面由于粗糙度造成的凹陷中或者在使用表面平坦时积聚在该处)不总是能够通过刮刀去除。相应的层导致辊套的表面粗糙度发生变化，在辊表面较粗糙时通常导致光滑，在表面较光滑时则导致起毛。在两种情况下都导致生产的纸的表面质量改变，使得必须中断制造过程，以便将砑光辊重新处理到希望的表面质量。在为此所需的辊更换过程中，造纸机要停最多十二个小时。这种停机对造纸商而言意味着巨大的成本。

为了延长两次辊更换之间的间隔，刮刀20具有埋入其中的硬质材料颗粒，该硬质材料颗粒在刮削过程中处理辊套的使用表面。为此这样选择刮刀中的硬质材料颗粒，使得该硬质材料颗粒对辊表面产生微观磨蚀，并且因此保持辊套12的使用表面的预定粗糙度。

对辊套使用表面的粗糙度的规定针对相应的平整任务而定，亦即根据要制造的纸幅所要求的平整度和光泽因素确定。根据对砑光或釉光整理的要求，例如是否制造杂志纸、包装纸、轮廓敏感的专用纸或铜版纸或者高度填充的装饰纸，为辊套的使用表面上的粗糙度确定一个确定的值，该值通常在Ra＝0.02微米到Ra＝0.8微米范围内。Ra值应当理解为平均粗糙度，也就是相对表面轮廓的偏差之和而言该值最小。

在非常精细的表面具有从Ra＝0.02微米到Ra＝0.03微米范围内的表面粗糙度值时，在刮刀20中优选使用这样的硬质材料颗粒，其具有比埋入辊套12中的硬质材料颗粒更小的硬度。然而，这种硬质材料颗粒31的硬度应当为在辊套12的填料基质14中所使用的硬质材料颗粒13的3％，其中，硬度优选在在辊套12中所使用的硬质材料颗粒13的硬度的30％至70％的范围内。因此保证了刮刀的磨蚀作用基本上只限于去除辊套12的使用表面上的膜层和去除“风化部”，也就是辊套12化学或机械退化的表面层。

在另一种实施形式中，埋入刮刀中的硬质材料31的平均粒度至少与埋入辊套12的填料基质中的硬质材料颗粒13的平均粒度一样大或更大。特别优选的是，硬质材料颗粒31具有这样的粒度分布，该粒度分布的平均粒度是辊套12的硬质材料颗粒13的粒度的大约两倍大。因此防止刮刀20的硬质材料颗粒31在与填料基质14的交界处被辊套12的硬质材料颗粒13卡住，并且使硬质材料颗粒31从填料基质脱落。尤其在所述硬度与容纳在刮刀20中的硬质材料颗粒31的所述平均粒度组合时实现了辊套12的使用表面保持没有类似于膜层的沉积物和小面积的不平度，如其通过在运行过程中出现的辊表面的机械应力一样被磨蚀地平整。

在另一种有利的实施形式中，埋入刮刀中的硬质材料颗粒31的粒度变化符合这样的分别，其中，总共有90％的硬质材料颗粒31不超过的粒度是有10％的硬质材料颗粒31不超过的粒度的至少两倍大。在另一种优选的实施形式中，有90％的硬质材料颗粒31不超过的粒度为有10％的硬质材料颗粒31不超过的粒度的至少三倍。

尤其在使用表面的粗糙度非常小，具有非常平整、抛光的表面时，在刮刀20中使用的硬质材料颗粒31优选具有倒圆的表面几何形状，其优选具有回转椭球状并尤其是球形的基本形状。这种表面几何形状的例子在图3的视图c和d中示出。通过选择硬质材料颗粒的粒度分布和表面形态可以这样调节刮刀20的磨蚀作用，使得在辊套12的整个寿命中保持使用表面的粗糙度在狭窄的规定公差范围内，其中，公差范围在给定的精细范围内，该精细范围的特征在于在约Ra＝0.02微米至最大Ra＝0.03微米范围内的粗糙度。

在一种实施形式中，辊套具有由具有21.8Gpa(按HV0，3，亦即以300g的负荷测定)的维氏硬度的碳化钨制成的硬质材料颗粒13。优选硬质材料颗粒13的粒度分布D50，其中，50％的硬质材料颗粒的粒度(通过激光衍射方法按CILAS 1064测定，用作为分散剂的卡尔康六聚偏磷酸钠软水剂润湿)不超过2.3微米。辊套的使用表面被精细地磨削，亦即辊表面的粗糙度具有在0.02到0.03微米范围内的值。在刮刀20中埋有碳热还原制造的氮化锆-硬质材料颗粒31，其具有按HV0.3为15.0GPa的维氏硬度和如上所述的D50粒度分布。碳热还原制造的ZrN颗粒的形态是圆的并且大致相当于图3的视图c，d和e。

在另一种实施形式中，同样使用带有埋入的WC硬质材料颗粒(D50为2.3微米)的上述辊套12。然而，替代ZrN硬质材料颗粒，在刮刀20中使用由硅化钼(MoSi₂)制成的硬质材料颗粒。该硬质材料颗粒具有按HV0.3为12.75GPa的维氏硬度。埋入的MoSi₂硬质材料颗粒的粒度分布D50为8.4微米。该硬质材料颗粒通过热过程变圆。

在表面的平均粗糙度(在本文中理解为Ra＝0.03微米到Ra＝0.3微米范围内的粗糙度)时，必须通过刮刀20抑制表面的抛光。为此，优选在刮刀20中埋入硬质材料颗粒31和可能的32，33，该硬质材料颗粒的硬度为埋入辊套12的填料基质14中的硬质材料颗粒13的硬度的至少30％至最大200％。在此，至少一种埋入刮刀20中的硬质材料颗粒的平均粒度优选大于辊套12的硬质材料颗粒13的粒度。

在第一种实施形式中，埋入刮刀20中的硬质材料呈单一模式的粒度分布。在此，对于辊套12的使用表面的较高的粗糙度而言，优选比用于相对此较小的粗糙度。在另一种实施形式中，使用具有双模式或多模式的粒度分布的硬质材料颗粒。各种粒度模式的硬质材料颗粒理想地或在其表面形态方面或在其硬度方面不同，然而优选在两方面都不同。

在单一模式的粒度分布时，优选使用具有有角或有边棱的形态的硬质材料颗粒31，如例如在图3的视图b中所示。在此，角和边棱没有或仅具有少数锋利边棱或尖锐的部分，基本上轻微倒圆。

为埋入刮刀20中的硬质材料颗粒使用多模式的粒度分布使得能够将颗粒的各种磨蚀特性与硬质材料颗粒在刮刀的连接基质中的高度结合相组合。例如，如果使用三种硬质材料颗粒，则可以这样构造第一种模式的硬质材料颗粒，其平均粒度大于在辊套12中使用的硬质材料颗粒13的平均粒度，并且在不形成明显的角和边棱来平整辊套12的使用表面中的较粗糙的不平度的情况下具有优选倒圆的表面形态。

第二种模式可以具有较小尺寸的硬质材料颗粒，其表面形态的特征在于有角但没有锋利边棱的部分。相应的硬质材料颗粒抑制辊套12的使用表面过强的平整，并因此确保表面粗糙度不降到预定值以下。

优选还可以添加第三种模式的硬质材料颗粒，其具有第三种粒度分布，其中，第三种模式的平均粒度明显小于另外两种模式并且包括平均(10至几十纳米)和上限(100至几百纳米)的纳米范围。这种硬质材料颗粒用于填充较大的硬质材料颗粒之间的间隙，由此使得较大的硬质材料颗粒和连接基质之间的边界面上的负荷被最小化并因此防止较大的硬质材料颗粒从连接基质崩出的危险。

在一种举例的实施形式中，辊套具有由按HV0.3为21.8GPa的维氏硬度的碳化钨制成的硬质材料颗粒13，其中，有50％的硬质材料颗粒(按上述的激光衍射方法测定)不大于2.3微米。辊套的使用表面被磨削到平均粗糙度，亦即被磨削到从Ra＝0.03至Ra＝0.3微米范围中的一个值。埋入刮刀20中的硬质材料颗粒由碳化制造的碳化钛构成，其具有按HV0.3为30.0GPa的维氏硬度，并且具有10.2微米的粒度分布D50。

在另一种举例的实施形式中，在刮刀20中埋入氮化钛硬质材料颗粒31，其具有19.9GPa的硬度和12.5微米的粒度分布D50。辊套的设计与前述的例子相同。

在表面粗糙度的值为Ra＝0.3微米至Ra＝0.8微米时，亦即在辊套的使用表面“较粗糙”时，优选在刮刀20中使用与埋入辊套12中的硬质材料颗粒13至少一样硬并且硬度最大约为三倍的硬质材料颗粒。在刮刀20中使用的硬质材料颗粒31，32，或33的硬度理想地是辊套12的硬质材料颗粒13的硬度的120％至180％之间。

在一种实施形式中，这样选择硬质材料颗粒的粒度分布或分布，使得对于使用表面的磨蚀加工有效的硬质材料颗粒的10％大于辊套12的硬质材料颗粒13的平均粒度。另外，刮刀20中大约10％的、对磨蚀有效的硬质材料颗粒小于间隙尺寸，也即小于辊套12的埋入填料基质14中的硬质材料颗粒13之间的平均间距。该间隙通常大约是硬质材料颗粒13的平均粒径的10％。

埋入刮刀20中的硬质颗粒材料31，32和可能存在的33的粒度分布优选是双模式或多模式的。为了保持粗糙度在Ra＝0.3微米至Ra＝0.8微米的规定范围内，优选使用具有由锋利边棱的部分限定的表面形态的硬质材料颗粒。在此，在双模式或多模式的粒度分布时，还优选使用至少两种不同的表面形态，其中，这样选择一种粒度分布模式的平均粒度、硬度和表面形态，使得规定的粗糙度值得以保持，为此尤其使用带有锋利边棱部分的硬质材料颗粒，而第二粒度分布模式的硬质材料颗粒较少锋利边棱或者被倒圆，以便抑制过高的粗糙度值并因此将使用表面的粗糙度维持在预定的公差范围内。

当然，辊套12的使用表面的粗糙度的公差范围可以通过多于两种粒度分布模式接合多种不同的表面形态调节。另外，在此还可以使用具有纳米范围粒度的硬质材料颗粒精细粉末，并且填充较大的、处于微米范围内的硬质材料颗粒之间的间隙，这种较大的硬质材料颗粒主要限定刮刀20的磨蚀特性。相应的硬质材料精细粉末使硬质材料颗粒在刮削过程中从刮刀崩出的可能性最小化。

在一种示例的实施形式中，辊套12具有埋入其中的碳化钨硬质材料颗粒13，其特征在于按HV0.3为21.8GPa的维氏硬度和2.3微米的粒度分布D50。辊套的使用表面被磨削到粗范围的粗糙度，亦即磨削到从Ra＝0.3至Ra＝0.8微米范围中的一个值。刮刀20包括埋入其中的、由硼化钛(TiB₂)碳热还原制造的硬质材料颗粒，其具有按HV0.3为33GPa的维氏硬度和2.6微米的粒度分布D50。

本发明使得能够在辊套的整个寿命中保持辊套的使用表面的粗糙度，并因此显著延长了辊套的寿命，亦即延长了在首次运行和更换辊或辊套之间的时间间隔。相应减小了造纸机的停机时间并且使机器更有效率地使用。

Claims

1.一种辊刮削装置，该辊刮削装置带有

-用于砑光辊(10)的辊套(12)和

-用于刮削辊套(12)的使用表面的刮刀(20),

其中，

-所述辊套(12)位于径向外侧的表面形成其使用表面，辊套(12)的与所述使用表面邻接的区域由包括埋入填料基质(14)中的第一硬质材料颗粒(13)的材料构成，并且所述使用表面的粗糙度具有预定公差范围内的一个值；

-所述刮刀(20)具有纤维复合材料，该纤维复合材料设计用于刮削所述辊套(12)的使用表面，并且在所述纤维复合材料的粘结剂(27)中埋有第二硬质材料颗粒(31,32,33)，所述第二硬质材料颗粒的硬度、粒度分布和表面形态与所述辊套(12)的使用表面的粗糙度的公差范围相协调地选择。

2.如权利要求1所述的辊刮削装置，其中，当所述辊套(12)的使用表面的粗糙度的预定公差范围在从Ra＝0.02微米到Ra＝0.03微米范围时，埋入所述刮刀(20)中的第二硬质材料颗粒(31)的硬度为埋入所述辊套(12)的填料基质(14)中的第一硬质材料颗粒(13)的硬度的至少3％并且最大70％。

3.如权利要求1所述的辊刮削装置，其中，当所述辊套(12)的使用表面的粗糙度的预定公差范围在从Ra＝0.02微米到Ra＝0.03微米范围时，埋入所述刮刀(20)中的第二硬质材料颗粒(31)的硬度为埋入所述辊套(12)的填料基质(14)中的第一硬质材料颗粒(13)的硬度的至少30％并且最大70％。

4.如权利要求2所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31)的平均粒度大于所述第一硬质材料颗粒(13)的平均粒度。

5.如权利要求4所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31)的平均粒度是所述第一硬质材料颗粒(13)的平均颗粒的至少两倍大。

6.如权利要求4或5所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31)具有这样一种粒度分布，其中，有90％的第二硬质材料颗粒(31)不超过的粒度是有10％的第二硬质材料颗粒(31)不超过的粒度的至少两倍。

7.如权利要求4或5所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31)具有这样一种粒度分布，其中，有90％的第二硬质材料颗粒(31)不超过的粒度是有10％的第二硬质材料颗粒(31)不超过的粒度的至少三倍。

8.如权利要求2所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31)的形态由倒圆的边棱和角限定。

9.如权利要求8所述的辊刮削装置，其中，所述形态具有回转椭球形的几何形状。

10.如权利要求8所述的辊刮削装置，其中，所述形态具有球形的几何形状。

11.如权利要求1所述的辊刮削装置，其中，当为所述辊套(12)的使用表面的粗糙度规定的公差范围在从Ra＝0.03微米到Ra＝0.3微米范围时，埋入所述刮刀(20)中的第二硬质材料颗粒(31,32)的硬度是埋入所述辊套的填料基质中的第一硬质材料颗粒的硬度的至少30％，并且最大200％。

12.如权利要求11所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31,32)具有带有第一平均粒度的第一粒度分布，该第一平均粒度大于所述第一硬质材料颗粒(13)的平均粒度。

13.如权利要求12所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31,32)具有至少一种带有第二平均粒度的第二粒度分布，该第二平均粒度小于所述第一硬质材料颗粒(13)的平均粒度。

14.如权利要求11至13之一所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒的形态通过有边棱但边棱不锋利的表面限定。

15.如权利要求1所述的辊刮削装置，其中，当所述辊套(12)的使用表面的粗糙度的预定公差范围在Ra＝0.3微米至Ra＝0.8微米的范围内时，埋入所述刮刀(20)中的第二硬质材料颗粒(31,32,33)的硬度是埋入所述辊套(12)的填料基质(14)中的第一硬质材料颗粒(13)的至少100％和最大300％。

16.如权利要求1所述的辊刮削装置，其中，当所述辊套(12)的使用表面的粗糙度的预定公差范围在Ra＝0.3微米至Ra＝0.8微米的范围内时，埋入所述刮刀(20)中的第二硬质材料颗粒(31,32,33)的硬度是埋入所述辊套(12)的填料基质(14)中的第一硬质材料颗粒(13)的至少120％和最大180％。

17.如权利要求15所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31,32,33)具有这样一种粒度分布，其中，至少10％的第二硬质材料颗粒(31,32,33)的粒度大于所述第一硬质材料颗粒(13)的平均粒度。

18.如权利要求15或17所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31,32,33)具有这样的粒度分布，其中，至少10％的第二硬质材料颗粒的粒度小于所述第一硬质材料颗粒(13)之间的间隙。

19.如权利要求15或17所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31,32,33)具有至少两种粒度分布，这两种粒度分布至少在其平均粒度上相互不同。

20.如权利要求15或17所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31,32,33)的形态通过具有锋利边棱部分的表面限定。

21.一种用于刮削造纸机的砑光辊(10)的辊套(12)的刮刀，其中，所述刮刀(20)至少在设计用于与所述辊套(12)接触的区域内具有纤维复合材料，其中，纤维(25,26)和第二硬质材料颗粒(31,32,33)埋入粘结剂(27)中，并且，当所述辊套(12)的使用表面的粗糙度的预定公差范围在从Ra＝0.02微米到Ra＝0.03微米范围时，埋入所述刮刀(20)中的第二硬质材料颗粒(31)的硬度为埋入所述辊套(12)的填料基质(14)中的第一硬质材料颗粒(13)的硬度的至少3％并且最大70％，所述纤维(25,26)由玻璃纤维和/或碳纤维和/或尼龙纤维和/或玄武岩纤维构成，并且所述粘结剂(27)由热固性塑料或热塑性塑料构成。

22.如权利要求21所述的用于刮削造纸机的砑光辊(10)的辊套(12)的刮刀，其中，所述粘结剂(27)由酚醛树脂或胺类或酐类交联的环氧树脂构成。

23.如权利要求21所述的辊刮削装置，其中，当所述辊套(12)的使用表面的粗糙度的预定公差范围在从Ra＝0.02微米到Ra＝0.03微米范围时，埋入所述刮刀(20)中的第二硬质材料颗粒(31)的硬度为埋入所述辊套(12)的填料基质(14)中的第一硬质材料颗粒(13)的硬度的至少30％并且最大70％。

24.如权利要求23所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31)的平均粒度大于所述第一硬质材料颗粒(13)的平均粒度。

25.如权利要求24所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31)的平均粒度是所述第一硬质材料颗粒(13)的平均颗粒的至少两倍大。

26.如权利要求24或25所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31)具有这样一种粒度分布，其中，有90％的第二硬质材料颗粒(31)不超过的粒度是有10％的第二硬质材料颗粒(31)不超过的粒度的至少两倍。

27.如权利要求24或25所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31)具有这样一种粒度分布，其中，有90％的第二硬质材料颗粒(31)不超过的粒度是有10％的第二硬质材料颗粒(31)不超过的粒度的至少三倍。

28.如权利要求21所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31)的形态由倒圆的边棱和角限定。

29.如权利要求28所述的辊刮削装置，其中，所述形态具有回转椭球形的几何形状。

30.如权利要求28所述的辊刮削装置，其中，所述形态具有球形的几何形状。

31.一种用于刮削造纸机的砑光辊(10)的辊套(12)的刮刀，其中，所述刮刀(20)至少在设计用于与所述辊套(12)接触的区域内具有纤维复合材料，其中，纤维(25,26)和第二硬质材料颗粒(31,32,33)埋入粘结剂(27)中，并且，当为所述辊套(12)的使用表面的粗糙度规定的公差范围在从Ra＝0.03微米到Ra＝0.3微米范围时，埋入所述刮刀(20)中的第二硬质材料颗粒(31,32)的硬度是埋入所述辊套的填料基质中的第一硬质材料颗粒的硬度的至少30％，并且最大200％，所述纤维(25,26)由玻璃纤维和/或碳纤维和/或尼龙纤维和/或玄武岩纤维构成，并且所述粘结剂(27)由热固性塑料或热塑性塑料构成。

32.如权利要求31所述的用于刮削造纸机的砑光辊(10)的辊套(12)的刮刀，其中，所述粘结剂(27)由酚醛树脂或胺类或酐类交联的环氧树脂构成。

33.如权利要求31所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31,32)具有带有第一平均粒度的第一粒度分布，该第一平均粒度大于所述第一硬质材料颗粒(13)的平均粒度。

34.如权利要求33所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31,32)具有至少一种带有第二平均粒度的第二粒度分布，该第二平均粒度小于所述第一硬质材料颗粒(13)的平均粒度。

35.如权利要求31至34之一所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒的形态通过有边棱但边棱不锋利的表面限定。

36.一种用于刮削造纸机的砑光辊(10)的辊套(12)的刮刀，其中，所述刮刀(20)至少在设计用于与所述辊套(12)接触的区域内具有纤维复合材料，其中，纤维(25,26)和第二硬质材料颗粒(31,32,33)埋入粘结剂(27)中，并且，当所述辊套(12)的使用表面的粗糙度的预定公差范围在Ra＝0.3微米至Ra＝0.8微米的范围内时，埋入所述刮刀(20)中的第二硬质材料颗粒(31,32,33)的硬度是埋入所述辊套(12)的填料基质(14)中的第一硬质材料颗粒(13)的至少100％和最大300％，所述纤维(25,26)由玻璃纤维和/或碳纤维和/或尼龙纤维和/或玄武岩纤维构成，并且所述粘结剂(27)由热固性塑料或热塑性塑料构成。

37.如权利要求36所述的用于刮削造纸机的砑光辊(10)的辊套(12)的刮刀，其中，所述粘结剂(27)由酚醛树脂或胺类或酐类交联的环氧树脂构成。

38.如权利要求36所述的辊刮削装置，其中，当所述辊套(12)的使用表面的粗糙度的预定公差范围在Ra＝0.3微米至Ra＝0.8微米的范围内时，埋入所述刮刀(20)中的第二硬质材料颗粒(31,32,33)的硬度是埋入所述辊套(12)的填料基质(14)中的第一硬质材料颗粒(13)的至少120％和最大180％。

39.如权利要求36所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31,32,33)具有这样一种粒度分布，其中，至少10％的第二硬质材料颗粒(31,32,33)的粒度大于所述第一硬质材料颗粒(13)的平均粒度。

40.如权利要求36或39所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31,32,33)具有这样的粒度分布，其中，至少10％的第二硬质材料颗粒的粒度小于所述第一硬质材料颗粒(13)之间的间隙。

41.如权利要求36或39所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31,32,33)具有至少两种粒度分布，这两种粒度分布至少在其平均粒度上相互不同。

42.如权利要求36或39所述的辊刮削装置，其中，所述第二硬质材料颗粒(31,32,33)的形态通过具有锋利边棱部分的表面限定。