CN1289206C - 自调节刀片 - Google Patents
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Abstract
一种用于与移动的工作表面相接合的自调节刀片,包括在第一和第二侧之间沿第一方向伸长的钢带,所述钢带沿用于与所述工作表面相接触的第一侧具有刀口部分,而所述刀口部分硬化到超过所述钢带剩余部分的硬度。自调节刀片设置有低耐磨材料涂层,该涂层至少在与工作表面相接触的一部分上基本覆盖所有刀口部分。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于与移动的工作表面相接合的自调节刀片,所述刀片可用于印刷业的柔性照相凹版或照相凹版轮转印刷技术中的涂覆、起绉、刮除、和其他刮研操作中。
背景技术
下面,将主要关于纸衬底的涂覆来描述本发明,尽管本发明并非局限于此。
用于传统涂覆技术中的刀片一般由不同类型的材料制成。在这些材料中,可以提到高强度、硬化和回火的碳钢,刀片衬底在刀口或尖端处覆盖有陶瓷的硬耐磨损材料,如英国专利2130924中所述,以及刀口部分局部硬化的低合金钢,如EP0672761中所述。
硬化和回火的碳钢所制成的刀片呈现出非常差的耐磨损特性,并且鉴于由原纸(base paper)和所涂覆的彩色颜料所造成的磨损而不得不频繁更换。取决于钢带的厚度,它们的硬度一般在500到600HV的范围内。
另一方面,这种钢刀片的低耐磨性允许在安装在涂料机上时具有一个较短的自调节期。这使得刀片易于使用,并对精确的涂料机设定或者沿着刀片支架存在的几何条件的不平整不敏感。对于利用硬刀片模式(stiff blademode)进行涂覆来说尤为重要,即,当刀片的尖端和涂料机上的纸之间的角度较大,一般为20°或更大时尤为重要。
碳钢刀片的另一特征是它们在硬刀片模式下在涂覆染料入口位置处的磨损特性。根据文献记载(Schachtel等人,Wochenblatt fur Papierfabrikation16-1993,661到667页),可以获得圆形的磨损形式(见参考文献的图1)。在刀片和原纸之间接触处的入口位置形成小而可见的半径(r)。这个半径是由涂覆染料冲击的腐蚀效果与纸纤维的磨损效果相结合而导致的。这种特征对于照相凹版轮转印刷类型的涂覆方法很重要,在这种方法中,颜料主要由较大形状因数的悬浮体构成。这种半径(r)的存在有助于所涂覆的彩色颜料在刀片之下穿过之前正确取向,导致最佳的可印刷特性。
尖端为硬材料的刀片,如具有陶瓷涂层的刀片、以及刀口部分硬化的低合金钢刀片在寿命方面强于碳钢刀片。尖端为硬材料的刀片一般尖端的硬度值在900到1200HV的范围内,而低合金钢刀片的局部硬化的刀口部分达到大约800HV,刀片剩余部分达到大约600HV。
虽然耐磨特性在这种刀片的工业利益中为一个重要因素,鉴于要根据刀片精确的运行条件以及刀片支架在涂料机中的设定来特定地改造每个尖端设计,这个特性同时也是对它们用途的限制。高耐磨性不允许设定不正确,这是由于这会在试车阶段花费很长时间来调节斜角。在工业涂覆条件下这通常是不可接受的,并会导致被涂覆纸张的MD和CD曲线较差,且/或表面质量较差。此外,不能轻易形成如上所述的进入点的倒圆。
发明内容
上述特征构成解决现有技术所遭遇的问题的基础,并且本发明寻求提供一种方案,其中,利用高耐磨性材料的优点和利用低耐磨性材料的优点得以结合。
于是,本发明的一个目的是提供一种刀片,在装载和试车阶段它的特性类似于碳钢刀片,即,获得刀片的自调节性能。
本发明的另一目的是提供一种刀片,在短暂的试车阶段之后,它将与低合金钢刀片的局部硬化的刀口部分具有相同的特性,导致高耐磨性能。
本发明的再一目的是提供一种能够磨损从而形成倒圆的入口接触位置的刀片,同时与原纸和涂覆染料相接触的计量表面的主要部分与具有局部硬化部分的低合金钢刀片类似地工作。
对于从以下本发明的公开中可以清楚获知的这些和其他目的,本发明提供了一种用来与移动的工作表面相接合的自调节刀片。该刀片包括在第一和第二侧之间沿第一方向伸长的钢带,所述钢带沿所述第一侧具有刀口部分,用于与所述工作表面相接触,而所述刀口部分硬化到超过所述钢带的剩余部分的硬度。所述第二侧用来以传统方式附着到刀片支架上。根据本发明的刀片中,至少在刀口部分与工作表面接触的一部分上覆盖几乎所有所述刀口部分的低耐磨性材料涂层。
根据本发明一个实施例,所述钢带由硬化到大约400和600HV之间的硬度的低合金钢构成,所述刀口部分进一步硬化到大约700和900HV之间的硬度。
这种刀片的优选实施例为所述钢带由具有如下组分(重量百分比)的冷轧硬化并回火的钢带构成:
C 0.46~0.70
Si 0.2~1.5
Mn 0.1~2.0
Cr 1.0~6.0
Mo 0.5~5
V 0.5~1.5
B≤0.01
Ni≤1.0
Nb≤0.2
低耐磨性材料具有在大约200和600HV之间的适当硬度。适宜的材料为纯金属、合金、聚合物、或它们中两种或多种的混合物。
尤其优选地是低耐磨性的所述材料是从包含高达4%的O2的钼、Ni或Co基合金、Cu基合金、AlSi/聚酯混合物或Co基聚合物混合物、或者不锈钢中选出的任一种。
为了易于适应移动的表面,刀片的刀口部分优选地在其接触移动表面的侧面上设置有斜面。
刀片衬底的厚度可以从大约0.15到大约0.8mm变化。自调节涂层的厚度适宜处于大约1到大约100μm的范围内,优选地在20到50μm。
附图说明
图中,图1和2示意性示出刀片相对移动表面的两种错误设定;
图3示意性示出在试车阶段之后刀片的接合表面;以及
图4以横截面示意性示出根据本发明的刀片的细节。
具体实施方式
附图中的图1到图3示意性示出在硬模式下工作的碳钢刀片的工作部分,该硬模式也就是角度α为至少约20°。例如,纸张涂层中的支承辊的移动表面1在箭头方向上运行。刀片3的工作部分设置有斜面5,用于适应移动的表面。
图1示出与新安装的刀片3相关的情况,在根部的设定稍稍有误。图2示出前端处不正确设定的另一种情况。图3示出在短期试车之后的刀片3,该刀片通过磨损而调节为与运行表面1正确接触,并且在进入点形成小的半径(r)。
图4示出根据本发明设计的刀片。硬化并回火到大约600HV硬度的钢带7具有刀口部分9,该刀口部分9进一步硬化并回火到到约780HV的硬度。用于根据本发明的刀片的优选钢带是乌德雷姆(Uddeholm)带长寿命涂料机刀片(Uddeholm Strip Steel AB,Munkfors,Sweden)。
在钢带7的斜切有给定斜面11的刀口部分9上,添加具有自调节性能的一层材料。这个涂层13具有在大约100和600HV之间的硬度,优选地是大约100到400HV。涂层13可以为具有所示硬度的任何材料,并可以从诸如金属、合金、低硬度氧化物或氧化物混合物、聚合物或这些组分的混合物之类的材料的广泛的组中选取。优选的材料是金属类别的材料,它可以通过利用等离子体、弧线(arc wire)或HVOF喷涂而施加。该材料也可以通过电镀或薄膜技术,如PVD、CE PVD等来施加。特别优选的涂层材料是铜基合金,如通过等离子体喷涂而施加的铜-铝合金,如在下面示例中所描述的。
将通过具体示例进一步描述本发明,然而,这些示例不应被理解为限制本发明的范围。在这些示例部分中,除非特别指明,百分比都是重量百分比。
示例1
在引导涂料机上利用硬化的低合金钢的传统刀口部分和根据本发明的自调节刀片进行对比测试。
条件为:
原纸 34g/m2(Stora Enso)
涂层染料配方: 典型的rotograde
80干燥部分 高岭土Superasmooth(Imerys)
20干燥部分 滑石Helicoat 533 GR(Luzenac)
5干燥部分 Acrilic latec pr8763x(BASF)
1干燥部分 硬脂酸钙C104(Nocoat)
固态含量: 大约56%
粘度: 大约100mPa:s
涂料机条件: 辊供料器,Beloit S-matic头
速度: 1200m/min
刀片厚度: 0.381mm
刀片斜角: 45°(硬模式),在前端刀片设定(48到49°)
目标涂层厚度 每侧8g/m2
钢刀片具有由乌德雷姆制成的(称为参照)刀口部分硬化的尖端。根据本发明的刀片由与用作参考的钢刀片相同的钢衬底制成,即,由乌德雷姆制成的刀口部分硬化的尖端,具有铜-铝合金作为顶层(Sulzer MetcoDiammalloy 1004),该合金由大气等离子体喷涂施加,在喷涂后研磨到大约50微米的厚度。
在短期的半工业生产试验(约20分钟)之后,在涂覆的纸张质量上获得的结果如下:
参照:8.7光泽度(Gardner)
本发明:9.7光泽度(Gardner)
利用Keops斑点测试(mottling test)(Techpap-F)进行临界热负荷(burn-out)分析,且结果在下表中给出:
表
样本 | 斑点指数(mottling index) | 标准偏差 | |
参照 | 4015 4/F1 侧面14015 5/F2 侧面2 | 65.8875.44 | 2.083.78 |
本发明 | 4015 6/F1 侧面14015 7/F2 侧面2 | 59.6469.58 | 3.073.23 |
在这项测试中,斑点指数越小,则纤维覆盖越好。
在光泽度数值以及在临界热负荷测试中的改进是相关的。本发明的刀片可以快速实现良好的涂层质量,导致试车期的时间缩短。
示例2
以下列条件,在离线涂料机上进行实际试验:
原纸: 70g/m2
涂层头: 1和2(预涂层)
速度: 大约900m/min
涂层重量: 每侧大约10g/m2
刀片支架角度: 39°
刀片厚度: 0.381mm
刀片类型 与示例1相同,具有35°斜面
寿命: 大约6.5小时
根据本发明的描述,磨损的刀片的几何分析示出了在涂层染料入口处的倒圆形状。在这种特别情况下,半径(r)测得的值大约为100微米。这证实了低耐磨层使得根部的形状如普通钢刀片一样适应涂层染料流的形状的能力,如在本发明的技术背景和状态中所描述的。
Claims (8)
1.一种用于与移动的工作表面相接合的自调节刀片,包括在第一和第二侧之间沿第一方向伸长的钢带,所述钢带沿用于与所述工作表面相接触的所述第一侧具有刀口部分,且所述刀口部分硬化到超过所述钢带剩余部分的硬度,其特征在于,一低耐磨材料涂层具有比所述刀口部分低的耐磨性,所述涂层至少在刀口部分接触工作表面的一部分上基本覆盖所有所述刀口部分,由此该涂层在试车阶段适于被磨损。
2.如权利要求1所述的自调节刀片,其中,所述钢带由低合金钢构成,该低合金钢硬化到大约400和600HV之间的硬度,所述刀口部分进一步硬化到在大约700和900HV之间的硬度。
3.如权利要求2所述的自调节刀片,其中,所述低耐磨材料具有大约100和600HV之间的硬度。
4.如上述权利要求中任一项所述的自调节刀片,其中,所述钢带由具有如下组分(重量上的百分比)的冷轧硬化并回火的钢带构成:
C 0.46~0.70
Si 0.2~1.5
Mn 0.1~2.0
Cr 1.0~6.0
Mo 0.5~5
V 0.5~1.5
B≤0.01
Ni≤1.0
Nb≤0.2。
5.如权利要求4所述的自调节刀片,其中,所述材料是从纯金属、合金、氧化物、聚合物、以及它们的混合物中选取的任一种。
6.如权利要求5所述的自调节刀片,其中,所述材料是从包含高达4%的O2的钼、Ni或Co基合金、Cu基合金、AlSi/聚酯混合物或Co基聚合物混合物、或者不锈钢中选出的任一种。
7.如权利要求6所述的自调节刀片,其中,所述材料由铜-铝合金构成。
8.如权利要求1所述的自调节刀片,其中,所述刀口部分设置有斜面。
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