DE102009028210A1

DE102009028210A1 - Selbstkonditionierende Walzenbeschabung

Info

Publication number: DE102009028210A1
Application number: DE200910028210
Authority: DE
Inventors: Alexander Etschmaier; Antje Dr. Berendes; Franz Dr. Grohmann
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2009-08-04
Filing date: 2009-08-04
Publication date: 2011-02-17
Also published as: CN102575429A; EP2462280A1; CN102575429B; WO2011015408A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Walzenbezug (12) für eine Kalanderwalze (10) und einer Schaberklinge (20) zum Beschaben des Walzenbezugs (12) an dessen Nutzoberfläche, wobei die radial außenliegende Mantelfläche des Walzenbezugs (12) dessen Nutzoberfläche bildet, der an die Nutzoberfläche angrenzende Bereich des Walzenbezugs (12) aus einem Material gebildet ist, das in eine Füllermatrix (14) eingebettete erste Hartstoffkörner (13) umfasst, und die Rauheit der Nutzoberfläche einen Wert innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs aufweist. Die Schaberklinge (20) der Vorrichtung weist ein Faserverbundmaterial auf, das zum Beschaben der Nutzfläche des Walzenbezugs (12) ausgebildedt ist und in dessen Bindemittel (27) zweite Hartstoffkörner (31, 32, 33) eingebettet sind, deren Härte, Korngrößenverteilung und Oberflächenmorphologie auf den Toleranzbereich der Rauheit der Nutzoberfläche des Walzenbezugs (12) abgestimmt gewählt ist.

Description

Die Erfindung betrifft die Beschabung von Walzenbezügen von Kalanderwalzen und im Besonderen eine Beschabung, die die vorgegebene Rauheit der Walzenbezugsoberfläche aufrecht erhält.
In der Papierherstellung werden Kalanderwalzen in Glättwerken zur abschließenden Bearbeitung der Oberflächen von Papierbahnen verwendet. Dabei besitzt die Rauheit der Kalanderwalzenoberflächen einen wesentlichen Einfluss auf die Oberflächeneigenschaften des hergestellten Papiers, wie z. B. dessen Glanz und Glätte. Damit sich Verunreinigungen wie beispielsweise Papierfasern oder Strichrückstände nicht dauerhaft auf der Walzenoberfläche ablagern und damit die Oberflächenqualität des erzeugten Papiers beeinträchtigen können, werden sogenannte Schaberklingen an die Walzenoberfläche angelegt, die die Verunreinigungen von der Walzenoberfläche entfernen.
Aufgrund des hohen Drucks und der hohen Temperaturen, bei denen Kalanderwalzen betrieben werden, ist deren Oberfläche hohen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt. Daher werden Kalanderwalzen in der Regel mit einem Walzenbezug versehen, der eine ausreichende Duktilität mit einer hohen Oberflächenhärte verbindet. Solche Walzen weisen in der Regel eine Füllermatrix aus z. B. Nickel, Kobalt oder Eisen auf, die als Binder für darin eingebettete Hartstoffkörner dient. Als Material für die Hartstoffkörner werden in der Regel metallartige Carbide, wie beispielsweise Wolframcarbid, Titancarbid oder Chromcarbid, metallische Nitride, wie beispielsweise Titannitrid sowie Mischungen davon und Carbonitride, wie beispielsweise Titancarbonitrid, verwendet. Während das für die Füllermatrix verwendete Metall in Bezug auf die zu erreichende Duktilität des Walzenbezugs gewählt wird, wird die Härte der Bezugsoberfläche von den darin eingebetteten Hartstoffkörnern bestimmt. Der mittlere Abstand zwischen den Hartstoffkörnern wird als Spaltmaß bezeichnet.
Die Nutzoberfläche des Walzenbezugs, d. h. die bei Gebrauch mit der Papieroberfläche in Kontakt stehende radial außen stehende Oberfläche des Walzenbezugs, wird auf die für den jeweiligen Anwendungsfall erforderliche Rauheit geschliffen. Verunreinigungen werden von der Walzenoberfläche mit Hilfe einer Schaberklinge entfernt, die während des Betriebs gegen die Nutzoberfläche des Walzenbezugs drückt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Schaberklingen selbst die Oberflächeneigenschaften des Walzenbezugs beeinträchtigen können. Beispielsweise kann sich ein Teil des als Schaberschmutz bezeichneten Abriebs der Schaberklinge an der Oberfläche des Walzenbezugs festsetzen und deren Rauheit verändern. Beispielsweise kann sich der Schaberschmutz auf einer auf Hochglanz bearbeiteten Walzenoberfläche als matter Belag festsetzen, der die Glanzwerte des hergestellten Papiers beeinträchtigt. Umgekehrt kann die Einlagerung von Schaberschmutz in den Vertiefungen einer relativen rauen Walzenoberfläche einen ”Politureffekt” zur Folge haben, der zu glänzenden Partien auf einem mit einer an sich matten Oberfläche hergestellten Papier führen kann.
Daher werden Hartstoffkörner in das Material der Schaberklinge eingebettet, welche die Walzenoberfläche beim Beschaben mikroabrasiv bearbeiten und somit die Reinheit der Walzenoberfläche über einen längeren Zeitraum gewährleisten.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass entsprechende Schaberklingen die Vorgabewerte für die Oberflächenrauhigkeit nur über einen begrenzten Zeitraum aufrecht erhalten können.
Ausgehend von dem Dargelegten ist es daher wünschenswert eine Vorrichtung anzugeben, bei der die Vorgabewerte bezüglich des Toleranzbereichs der Rauheit der Nutzoberfläche eines Walzenbezugs für eine Kalanderwalze über einen längeren Zeitraum aufrecht erhalten werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung weist diese eine Schaberklinge auf, in die Hartstoffkörner eingebettet sind, deren Härte, Korngrößenverteilung und Oberflächenmorphologie auf den Toleranzbereich der Rauheit der Nutzoberfläche des Walzenbezugs abgestimmt gewählt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist diese einen Walzenbezug für eine Kalanderwalze auf, dessen radial außenliegende Mantelfläche die von der Schaberklinge beschabte Nutzoberfläche bildet, wobei der an die Nutzoberfläche angrenzende Bereich des Walzenbezugs aus einem Material gebildet ist, das in eine Füllermatrix eingebettete erste Hartstoffkörner umfasst, und wobei die Nutzoberfläche ferner so ausgebildet ist, dass ihre Rauheit einen Wert innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs aufweist.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung ist eine Schaberklinge vorgesehen, die ein Faserverbundmaterial aufweist, in dessen Bindemittel Hartstoffkörner eingebettet sind, deren Härte, Korngrößenverteilung und Oberflächenmorphologie relativ zur Härte und Korngrößenverteilung der Hartstoffe im Walzenbezug und in Abhängigkeit des Toleranzbereichs gewählt ist, in dem die Rauheit der Nutzoberfläche des Walzenbezugs aufrecht erhalten bleiben soll.
Ist der vorgegebene Toleranzbereich für die Rauheit der Nutzoberfläche des Walzenbezugs im Bereich von R_a = 0,02 μm bis R_a = 0,03 μm angesiedelt, so weist die Schaberklinge vorzugsweise Hartstoffkörner auf, deren Härte geringer als die Härte der in der Füllermatrix des Walzenbezugs eingebetteten Hartstoffkörner ist. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung beträgt die Härte der in der Schaberklinge eingebetteten Hartstoffkörner dabei maximal 70%, wenigstens aber 3% und vorzugsweise wenigstens 30% der Härte der in der Füllermatrix des Walzenbezugs eingebetteten Hartstoffkörner. Der Vergleich der Härten bezieht sich dabei auf Härteangaben gemäß Vickers und insbesondere auf Vickershärten bezogen auf eine Last von 300 g.
Bei diesen in dieser Schrift als ”fein” bezeichneten Nutzoberflächen wird somit sichergestellt, dass sich die abrasive Wirkung der in der Schaberklinge eingebetteten Hartstoffkörner auf Belegungen und Verwitterungen der Walzenbezugoberfläche konzentriert und vorzugsweise kleinflächige Unebenheiten in der Oberfläche glättet.
Gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung ist die durchschnittliche Korngröße der in der Schaberklinge eingebetteten Hartstoffkörner größer als die durchschnittliche Korngröße der in der Füllermatrix des Walzenbezugs eingebetteten Hartstoffkörner, wodurch eine lokale Überbeanspruchung des Walzenbezugs im mikroskopischen Bereich unterbunden wird. Gemäß Ausführungsformen ist die durchschnittliche Korngröße der in der Schaberklinge eingebetteten Hartstoffkörner vorzugsweise wenigstens doppelt so groß wie die durchschnittliche Korngröße der in der Füllermatrix des Walzenbezugs eingebetteten Hartstoffkörner.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weisen die in der Schaberklinge eingebetteten Hartstoffkörner eine Korngrößenverteilung auf, bei der vorzugsweise die Korngröße, die von 90% der Hartstoffkörner nicht überschritten wird, wenigstens doppelt so groß und vorzugsweise wenigstens dreimal so groß ist, wie die Korngröße, die von 10% der Hartstoffkörner nicht überschritten wird. Eine entsprechende Korngrößenverteilung ermöglicht eine hohe Packungsdichte der Hartstoffkörner in der Schaberklinge, wodurch die Gefahr des Ausbrechens von Hartstoffkörnern aus dem Bindermaterial der Schaberklinge und damit die Wahrscheinlichkeit für das Entstehen von scharfen Kanten, die zu einer Rillenbildung an der Walzenoberfläche führen könnten, minimiert ist.
Das Aufrechterhalten einer Rauhigkeit der Nutzoberfläche mit Vorgabewerten aus dem Feinbereich von R_a = 0,02 μm bis R_a = 0,03 μm wird vorzugsweise durch die Verwendung von Hartstoffkörnern in der Schaberklinge unterstützt, deren Oberflächenmorphologie durch gerundete Kanten und Ecken bestimmt ist. Unter Oberflächenmorphologie bzw. Morphologie wird hierbei die Form der Hartstoffkörner verstanden, die sich aus geometrisch bestimmten Flächen, Kanten und Ecken ergibt. In einer weiteren Ausführungsform weisen die in der Schaberklinge eingebetteten Hartstoffkörner eine in erster Näherung rotationsellipsoidförmige Geometrie und vorzugsweise insbesondere eine sphärenförmige Geometrie auf, wodurch ein Feinschaben der Walzenoberfläche unter Vermeidung von Kratzerbildungen gefördert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Rauheit der Nutzoberfläche des Walzenbezugs einen Wert bzw. einen Toleranzbereich auf, der innerhalb des Bereichs von R_a = 0,03 μm bis R_a = 0,3 μm angesiedelt ist. Zum Aufrechterhalten dieser ”mittleren” Rauheit weist die Schaberklinge der Vorrichtung in sie eingebettete Hartstoffkörner auf, deren Härte wenigstens 30% und maximal 200% der Härte der in der Füllermatrix des Walzenbezugs eingebetteten Hartstoffkörner beträgt. Bei einer weiteren Ausführungsform dieser Vorrichtung weisen die Hartstoffkörner eine monomodale Korngrößenverteilung auf, wobei die durchschnittliche Korngröße der Verteilung größer als die durchschnittliche Korngröße der in der Füllermatrix des Walzenbezugs eingebetteten Hartstoffkörner ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weisen die in der Schaberklinge eingebetteten Hartstoffkörner eine bimodale oder multimodale Korngrößenverteilung auf, an denen zumindest die mittlere Korngröße eines der Korngrößenverteilungsmodi größer als die durchschnittliche Korngröße der in der Füllermatrix des Walzenbezugs eingebetteten Hartstoffkörner ist, und wobei sich die Korngrößenmoden untereinander in der durchschnittlichen Korngröße und/oder in der Variation der Korngröße voneinander unterscheiden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist die Morphologie der in der Schaberklinge eingebetteten Hartstoffkörner durch eine zwar kantige jedoch nicht scharfkantige Oberfläche bestimmt.
Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung weist einen Walzenbezug auf, dessen Rauheit der Nutzoberfläche einen vorgegebenen Toleranzbereich aufweist, der im Bereich von R_a = 0,3 μm bis R_a = 0,8 μm angesiedelt ist. Die Härte der in der Schaberklinge eingebetteten Hartstoffkörner zum Aufrechterhalten einer in diesem ”groben” Rauheitsbereich vorgegebenen Rauheit beträgt wenigstens 100% und maximal 300% der Härte der in der Füllermatrix des Walzenbezugs eingebetteten Hartstoffkörner. In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Härte der in der Schaberklinge eingebetteten Hartstoffkörner vorzugsweise wenigstens 120% und maximal 180% der Härte der in der Füllermatrix des Walzenbezugs eingebetteten Hartstoffkörner.
In einer weiteren Ausführungsform dieser Vorrichtung weisen die in der Schaberklinge eingebetteten Hartstoffkörner eine Größenverteilung auf, bei der die Korngrößen von wenigstens 10% der Hartstoffkörner größer als die durchschnittliche Korngröße der in der Füllermatrix des Walzenbezugs eingebetteten Hartstoffkörner sind.
In einer weiteren Ausführungsform weisen die in der Schaberklinge eingebetteten Hartstoffkörner eine Korngrößenverteilung auf, bei der die Korngrößen von wenigstens 10% der Hartstoffkörner kleiner sind als das Spaltmaß zwischen den in der Füllermatrix des Walzenbezugs eingebetteten Hartstoffkörnern. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung in der Schaberklinge eingebettete Hartstoffkörner mit wenigstens zwei Korngrößenverteilungen auf, die sich zumindest in ihrer durchschnittlichen Korngröße voneinander unterscheiden. Nach einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist die Morphologie der Hartstoffkörner bzw. der Harststoffkörner eines der Korngrößenverteilungsmodi durch eine Oberfläche bestimmt, die scharfkantige Anteile aufweist.
Es hat sich gezeigt, dass sich mit einer Schaberklinge die Vorgaben für die Oberflächenrauhigkeit des Walzenbezugs einer Kalanderwalze über einen langen Zeitraum aufrecht erhalten lassen, wenn die Schaberklinge in sie eingebettete Hartstoffkörner aufweist, deren Härte, Korngrößenverteilung und Oberflächemorphologie auf die vorgegebene Rauheit der Walzen- bzw. Walzenbezugsoberfläche und die Korngrößen und Härten der darin eingebetteten Hartstoffkörner abgestimmt ist.
Weitere Ausführungsformen der Schaberklinge sehen vor, dass diese zumindest in dem Bereich, in dem die Schaberklinge zum Kontakt mit dem Walzenbezug vorgesehen ist, einen Faserverbund aufweist, bei dem Fasern eines Materials oder Fasern aus verschiedenen Materialien mit einem Bindemittel verbunden sind, in das wie oben beschriebene Hartstoffkörner eingebettet sind. Als Fasermaterialien eignen sich Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern oder Basaltfasern, wobei zum Einstellen bestimmter Abriebseigenschaften zwei oder mehrere dieser Faserarten kombiniert werden können. Als Bindemittel wird vorzugsweise ein duroplastisches oder thermoplastisches Material verwendet, wobei die Verwendung eines Phenolharzes oder eines aminvernetzten oder anhydridvernetzten Epoxydharzes besonders bevorzugt wird.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen sowie den Figuren. Die einzelnen Merkmale können bei einer Ausführungsform gemäß der Erfindung je für sich oder zu mehreren verwirklicht sein. Bei der nachfolgenden Erläuterung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung wird auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen, von denen
1 eine Vorrichtung zeigt, bei der eine Schaberklinge den Walzenbezug einer Kalanderwalze beschabt,
2 den Spitzenbereich einer Schaberklinge in einer schematischen Querschnittsdarstellung zeigt,
3 Hartstoffkörner mit verschiedenen Morphologien veranschaulicht,
4 ein Beispiel für eine monomodale Korngrößenverteilung zeigt,
5 ein Beispiel für eine bimodale Korngrößenverteilung zeigt, und
6 ein Beispiel für eine trimodale Korngrößenverteilung zeigt.
In der 1 ist ein System 100 dargestellt, dass eine Kalanderwalze 10 und eine Schaberklinge 20 umfasst, deren Spitze gegen die radial außenliegende Mantelfläche des Walzenbezugs 12 der Kalanderwalze 10 drückt. Bei Papiermaschinen sind die Kalanderwalzen üblicherweise mehrschichtig mit einem auf dem in erster Näherung hohlzylindrisch ausgeführten Walzenkörper 11 aufgebrachten Walzenbezug 12 aufgebaut. Kalanderwalzen werden bei der Papierherstellung zur Ausbildung der endgültigen Oberfläche des Papiers eingesetzt Die Anforderungen an diese Oberfläche unterscheiden sich je nach Papierart. Beispielsweise benötigen Verpackungspapiere eine hohe Glätte ohne zuviel Glanz, während gestrichene oder ungestrichene Magazinpapiere extreme Glanz- und Glättewerte erfordern. Glattheit und Glanz der Papieroberfläche werden wesentlich durch den Druck, dem die Papierbahn beim Durchgang durch den zwischen zwei Kalanderwalzen gebildeten Nipp ausgesetzt ist, die Temperatur der Kalanderwalzenoberflächen, die Geschwindigkeit, mit der die Papierbahn durch die Kalanderwalzen geführt wird, und durch die Oberflächenrauheit des Walzenbezugs der Kalanderwalzen bestimmt.
Die in Kontakt mit der Papierbahnoberfläche stehende Nutzoberfläche des Walzenbezugs muss eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen chemische und mechanische Einflüsse aufweisen. Um der Aufgabe des Glättens der Papierbahnoberfläche gerecht zu werden, weisen die Walzenbezüge eine hohe Härte bei gleichzeitig ausreichender Duktilität auf. Um dies zu erreichen werden, wie in 1 veranschaulicht ist, zur Herstellung der Walzenbezüge 12 Hartstoffkörner 13 in einer Füllermatrix 14 eingebettet. Korngrößen und Verteilung der Hartstoffkörner 13 sind in der Darstellung von 1 aus Gründen einer verständlichen Darstellung stark übertrieben und nicht realitätsgetreu dargestellt. Daher weichen Größe wie auch Größenverteilung der tatsächlich im Walzenbezug 12 eingebetteten Hartstoffkörner 13 in der Praxis wesentlich von dem durch die Darstellung Nahegelegten ab. Der Walzenbezug 12 kann noch weitere (in der 1 nicht dargestellte) Komponenten wie beispielsweise Faserwerkstoffe enthalten die die mechanische Stabilität des Walzenbezugs 12 verbessern. Die in die Füllermatrix 14 eingebetteten Hartstoffkörner 13 können sich über die gesamte Dicke des Walzenbezugs 12, d. h. über dessen gesamte radiale Ausdehnung erstrecken. Die in der Füllermatrix 14 eingebetteten Hartstoffkörner 13 könne n jedoch auch Bestandteil von nur einer Teilschicht des Walzenbezugs sein, wobei diese Teilschicht an die radial außenliegende Oberfläche des Walzenbezugs angrenzt. Neben der Füllermatrix 14 kann die hartstoffkörnerhaltige Schicht des Walzenbezugs 12 auch weitere Komponenten enthalten.
Als Hartstoffkörner werden vorzugsweise metallartige Carbide, metallische Nitride und Boride sowie Gemische dieser Stoffe verwendet. Als metallartige Carbide eignen sich insbesondere Wolframcarbid (WC), Diwolframcarbid (W₂C) bzw. Wolframschmelzcarbid, das einem Gemisch aus Wolframcarbid und Diwolframcarbid entspricht, Chromcarbid (Cr₃C₂), Vanadiumcarbid (VC), Tantalcarbid (TaC), Molybdäncarbid (MoC), Niobcarbid (NbC) sowie Titancarbid (TiC). Neben reinen Carbiden können auch Mischcarbide wie beispielsweise ((M₁M₂)C), ((M₁CM₂)C), ((M₁M₂M₃)C) oder dergleichen mehr verwendet werden, wobei M₁, M₂ und M₃ Elemente darstellen, die aus einer W, Cr, V, Ta, Ti, Mo, Nb und B umfassenden Gruppe ausgewählt sind. Zu den als Hartstoffe geeigneten metallischen Nitriden ist Titannitrid (TiN) zu zählen, wobei auch andere Nitride verwendet werden können. Außer Carbiden oder Nitriden können auch Hartstoffkörner aus Carbonitriden verwendet werden, wobei Carbonitride verschiedener Metalle gemischt sein können. Beispielsweise können Carbonitride nach den Formeln ((M₁)(CN)), ((M₁M₂)(CN)) oder ((M₁M₂M₃)C) gebildet sein, wobei M₁, M₂ und M₃ jeweils ein Metall ausgewählt aus der Gruppe von V, Ta, Ti, Mo, Nb, W, oder B darstellen. Ferner eignen sich auch Titandiborid (TiB₂) und keramische Metalloxide wie z. B. TiO₂, Cr₂O₃ oder auch Al₂O₃ ebenso wie Silizide wie beispielsweise MoSi₂ zur Herstellung der Hartstoffkörner.
Zur Herstellung der Füllermatrix 14 werden bevorzugt duktile metallische Binder, wie beispielsweise Nickel, Kobalt oder Eisen verwendet.
Das Aufbringen der Füllermatrix mit darin eingebetteten Hartstoffkörnern erfolgt vorzugsweise mittels eines als Hochgeschwindigkeitsflammspritzen bezeichneten Verfahrens, das unter dem Akronym HVOF (High Velocity Oxygen Fuel Spraying) bekannt ist. Die Schicht kann entweder direkt auf den Walzenkörper 11 aufgetragen werden oder auf eine Trägerschicht des Walzenbezugs 12.
Der Walzenkörper 11 ist vorzugsweise hohlzylindrisch ausgeführt, wobei in der Regel Abweichungen von der strengen zylinderförmigen Geometrie vorgesehen sind, die der Verformung der Rolle bei den verwendeten hohen Drücken im Nip (Spalt) zwischen zwei aneinander abrollenden Walzen Rechnung tragen.
Beim Pressen der Papierbahnen zwischen den Kalanderwalzen können sich Streichmaterial und Faserstoffe vom Papier ablösen und an der Nutzoberfläche des Walzenbezugs 12 anlagern. Bei erneutem Kontakt mit der Papierbahn werden die Partikel in die Oberfläche der Papierbahn eingedrückt und können so die Oberflächeneigenschaften des Papiers, insbesondere dessen Glätte und Glanz beeinträchtigen.
Um dem vorzubeugen, wird die Nutzoberfläche des Walzenbezugs 12 wie in 1 veranschaulicht mit einer Schaberklinge 20 beschabt. Das die Nutzoberfläche des Walzenbezugs 12 kontaktierende Ende der Schaberklinge 20 weist eine als Wate 21 bezeichnete Abschrägung zum Ableiten der Verunreinigungen auf, die die Schaberklinge von der Nutzoberfläche des Walzenbezugs ablöst. Der Neigungswinkel α der Wate 21 gegenüber der Unterseite 22 der Schaberklinge 20 weist in der Regel Werte zwischen 30° und 45° auf. Die Wate erstreckt sich von der Oberseite 23 der Schaberklinge 20 in Richtung der Unterseite 22, wobei sie von letzterer durch eine kurze, senkrecht zur Unterseite 22 angeordnete Stirnfläche 24 getrennt ist. Die Schaberklinge 20 liegt auf der Nutzoberfläche des Walzenbezugs 12 mit der Unterseite 22 am Übergang zur Stirnfläche 24 auf. Anpressdruck und Anstellwinkel der Schaberklinge 20 sind auf die mikroabrasiven Eigenschaften der Schaberklinge und die Oberflächeneigenschaften und Oberflächenzusammensetzung des Walzenbezugs abgestimmt. Unter Anstellwinkel α ist dabei der Winkel zwischen der Unterseite 22 der Schaberklinge 20 und der Tangente (gestrichelte Linie) an die Oberfläche des Walzenbezugs 12 im Berührungspunkt mit der Schaberklinge zu verstehen.
Zur mikroabrasiven Konditionierung der Walzenbezugsoberfläche wird vorzugsweise ein Anpressdruck im Bereich von 200 bis 300 N/m und insbesondere im Bereich von 240 bis 260 N/m gewählt. Der Anstellwinkel der Schaberklinge 20 besitzt vorzugsweise einen Wert aus dem Bereich von 15° bis 30°, und insbesondere aus dem Bereich von 23° und 28° und besonders bevorzugt einen Wert von 25° an.
In der 2 ist ein schematischer Querschnitt durch den Bereich der Schaberklinge dargestellt, der die Wate 21 umfasst. In diesem ”Spitzenbereich” wird die Schaberklinge 20 von vier Flächen begrenzt, der Oberseite 23, der Wate 21, der Stirnfläche 24 und der Unterseite 22. Die Schaberklinge 20 besteht aus einem Faserverbundwerkstoff, bei dem Fasern 25 und eventuell 26 in einem Bindemittel 27 eingebettet sind. Abgesehen von den Fasern 25 bzw. 26 sind in dem Bindemittel 27 zusätzlich Hartstoffkörner eingebettet, die wie weiter unten ausgeführt wird, verschiedene Korngrößen bzw. -verteilungen, -härten und -oberflächenmorphologien aufweisen können.
Im in der 2 veranschaulichten Beispiel sind drei unterschiedliche Arten von Hartstoffkörnern 31, 32 und 33 eingebettet, die sich voneinander durch wenigstens eine der zuvor genannten Eigenschaften unterscheiden. Die Fasern 25 bzw. 26 sind gemäß einer Ausführungsform in übereinanderliegenden Schichten angeordnet, und gemäß einer weiteren Ausführungsform ist jede Faserschicht als Gewebe ausgebildet.
Die Fasern verleihen der Schaberklinge 20 die für die Beschabung der Nutzoberfläche des Walzenbezugs 12 erforderliche mechanische Stabilität und Elastizität. Ferner dienen die Fasern der Ableitung der bei der Beschabung an der Schaberklingenspitze entstehenden Reibungswärme, wodurch ein Überhitzen der Schaberklinge auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur des Bindermaterials 27 verhindert wird. Als Fasermaterialien eignen sich insbesondere Glas-, Kohle-, Aramid- und Basaltfasern. Kohlefasern eignen sich insbesondere zum schnellen Ableiten der Reibungswärme aus dem Spitzenbereich der Schaberklinge 20. Zum Optimieren der Abriebseigenschaften der Schaberklinge bei Beschaben des Walzenbezugs können verschiedene Fasermaterialien kombiniert werden, wobei sich die Fasermaterialien der einzelnen Fasergelege voneinander unterscheiden können, aber auch verschiedene Fasermaterialien in einem Fasergelege bzw. -gewebe kombiniert werden können.
Als Bindematerial 27 werden vorzugsweise Materialien mit hoher Glasübergangstemperatur verwendet, beispielsweise Hochtemperatur-Duroplaste oder Thermoplaste, die vorzugsweise von einem Phenolharz oder einem aminvernetzten oder anhydridvernetzten Epoxydharz gebildet sind. Beispiele für entsprechende Bindematerialien bilden Bisphenol A – Epichlorhydrin Harze (Bisphenol A ist der Trivialname für 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan), Bisphenol F – Epichlorhydrin Harze (Bisphenol F: 2,2'-Methylendiphenol), modifizierte Bisphenol A – Epichlorhydrin Harze, modifizierte Bisphenol F – Epichlorhydrin Harze, trifunktionelle Epichlorhydrin Harze, tetrafunktionelle Epichlorhydrin Harze vernetzt mit aromatischen oder cycloaliphatischen Diaminen oder cyclischen Anhydriden, oder Kombinationen der genannten Stoffe. Die Bindematerialien 27 ermöglichen vorzugsweise Einsatztemperaturen von 240° Celsius, die sogar kurzfristig überschritten werden können, beispielsweise auf Temperaturen von 255° Celsius.
Im Verhältnis zur Nutzoberfläche des Walzenbezugs ist eine von einem Faserverbund aus Gewebearmierung oder duroplastischer oder thermoplastischer Bindematerialmatrix gebildete Schaberklinge 20 relativ weich. Die Wechselwirkung zwischen solchen Schaberklingen 20 und dem Walzenbezug 12 beschränkt sich dabei auf das Entfernen von Fremdstoffen, d. h. von Partikeln und Stoffen, die sich von der Papierbahn abgelöst und auf der Nutzoberfläche des Walzenbezugs 12 angelagert haben. Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass feinere Beläge, insbesondere von Streichmaterial oder von Schaberschmutz, die sich regelmäßig in den rauheitsbedingten Vertiefungen der Nutzoberfläche des Walzenbezugs einlagert oder bei glatten Nutzoberflächen an dieser anlagert haben, nicht auf Dauer von der Schaberklinge entfernt werden können. Entsprechende Beläge führen zu einer Veränderung der Oberflächenrauheit des Walzenbezugs; bei raueren Walzenoberflächen in der Regel zu einer Glättung, bei glatteren Oberflächen zu einer Mattierung. In beiden Fällen ändert sich in der Folge die Oberflächenqualität des erzeugten Papiers, so dass der Herstellungsprozess unterbrochen werden muss um die Kalanderwalze neu auf die gewünschte Oberflächenqualität zu konditionieren. Während eines hierfür erforderlichen Walzenwechsels steht die Papiermaschine bis zu zwölf Stunden still. Ein solcher Stillstand bedeutet enorme Kosten für den Papierhersteller.
Um die Intervalle zwischen zwei Walzenwechseln zu verlängern, weist die Schaberklinge 20 in sie eingebettete Hartstoffkörner auf, die die Nutzoberfläche des Walzenbezugs 12 während des Beschabungsvorgang konditionieren. Die Hartstoffkörner in der Schaberklinge werden hierfür so ausgewählt, dass sie mikroabrasiv auf die Walzenoberfläche einwirken und hierdurch die vorgegebene Rauheit der Nutzoberfläche des Walzenbezugs 12 aufrecht erhalten.
Die Vorgaben für die Rauheit einer Walzenbezugsnutzoberfläche richten sich nach der jeweiligen Glättungsaufgabe, d. h. nach Glätte und Glanzfaktor, die für die herzustellende Papierbahn gefordert sind. Je nach Anforderung an die Kalandrierung bzw. Satinage, z. B. ob Magazinpapiere, Verpackungspapiere, profilempfindliche Spezial- oder Kunstdruckpapiere oder hoch gefüllte Dekorpapiere hergestellt werden, nimmt die Rauheit an der Nutzoberfläche des Walzenbezugs einen bestimmten Wert an, der üblicherweise innerhalb des Bereichs von R_a = 0,02 μm und R_a = 0,8 μm angesiedelt ist. Unter R_a-Wert wird die mittlere Rauheit verstanden, d. h. der Wert, bezogen auf den die Summe der Abweichungen des Oberflächenprofils minimal ist.
Bei sehr feinen Oberflächen mit einem Wert der Oberflächenrauheit im Bereich von R_a = 0,02 μm bis R_a = 0,03 μm, werden in der Schaberklinge 20 vorzugsweise Hartstoffkörner verwendet, die eine geringere Härte aufweisen als die im Walzenbezug 12 eingebetteten. Die Härte dieser Hartstoffkörner 31 sollte jedoch mindestens 3% der in der Füllermatrix 14 des Walzenbezugs 12 verwendeten Hartstoffkörner 13 betragen, wobei Härten im Bereich von 30% bis 70% der Härte der im Walzenbezug 12 verwendeten Hartstoffkörner 13 bevorzugt werden. Hierdurch wird sicher gestellt, dass sich die abrasive Wirkung der Schaberklinge im Wesentlichen auf das Entfernen von Belägen an der Nutzoberfläche des Walzenbezugs 12 und das Entfernen von ”verwitterten”, d. h. chemisch oder mechanisch degradierten, Oberflächenschicht des Walzenbezugs 12 beschränkt.
In einer weiteren Ausführungsform ist die durchschnittliche Korngröße der in der Schaberklinge eingebetteten Hartstoffe 31 wenigstens genau so groß und vorzugsweise größer als die durchschnittliche Korngröße der in der Füllermatrix des Walzenbezugs 12 eingebetteten Hartstoffkörner 13. Besonders bevorzugt werden Hartstoffkörner 31 mit einer Korngrößenverteilung, deren mittlere Korngröße in etwa doppelt so groß ist, wie die der Hartstoffe 13 des Walzenbezugs 12. Hiermit wird verhindert, dass sich die Hartstoffe 31 der Schaberklinge 20 mit den Hartstoffkörnern 13 des Walzenbezugs 12 an den Grenzen zur Füllermatrix 14 verhaken und diese aus der Füllermatrix lösen können. Insbesondere bei einer Kombination der beschriebenen Härte mit der beschriebenen mittleren Korngröße der in der Schaberklinge 20 aufgenommenen Hartstoffe 31 wird erreicht, dass die Nutzoberfläche des Walzenbezugs 12 von belagähnlichen Ablagerungen freigehalten wird und kleinflächige Unebenheiten, wie sie durch die mechanische Beanspruchung der Walzenbezugsoberfläche während des Betriebs auftreten abrasiv geglättet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform folgt die Variation der Korngrößen der in der Schaberklinge eingebetteten Hartstoffe 31 einer Verteilung, bei der die Korngröße, die von insgesamt 90% der Hartstoffkörner 31 nicht überschritten wird, wenigstens doppelt so groß ist, wie die Korngröße die von 10% der Hartstoffkörner 31 nicht überschritten wird. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die Korngröße die von 90% der Hartstoffkörner 31 nicht überschritten wird wenigstens das dreifache der Korngröße, die von 10% der Hartstoffkörner 31 nicht überschritten wird.
Insbesondere bei Nutzoberflächen mit sehr geringer Rauheit, die eine sehr glatte, poliert erscheinende Oberfläche aufweisen, besitzen die in der Schaberklinge 20 verwendeten Hartstoffkörner 31 vorzugsweise eine gerundete Oberflächengeometrie, die vorzugsweise eine rotationsellipsoide und insbesondere sphärenförmige Grundform aufweist. Beispiele solcher Oberflächengeometrien sind in den Darstellungen c und d der 3 veranschaulicht. Durch die Wahl der Korngrößenverteilung und der Oberflächenmorphologie der Hartstoffkörner kann die abrasive Wirkung der Schaberklinge 20 so eingestellt werden, dass während der gesamten Lebensdauer des Walzenbezugs 12 die Rauheit der Nutzoberfläche innerhalb eines engen vorgegebenen Toleranzbereichs aufrecht erhalten wird, wobei der Toleranzbereich innerhalb des angegebenen Feinbereichs angesiedelt ist, der durch Rauheiten im Bereich von etwa R_a = 0,02 μm bis maximal R_a = 0,03 μm gekennzeichnet ist.
Bei einer Ausführungsform weist der Walzenbezug Hartstoffkörner 13 auf, die aus Wolframmonocarbid mit einer Vickershärte von 21,8 GPa (gemäß HV 0,3, d. h. gemessen mit einer Last von 300 g) gefertigt sind. Bevorzugt wird eine D50 Korngrößenverteilung der Hartstoffkörner 13, bei der die Korngröße von 50 Prozent der Hartstoffkörner (gemessen mit dem Laserbeugungsverfahren nach CILAS 1064, nass mit Calgon als Dispergierungsmittel) 2,3 μm nicht überschreitet. Die Nutzoberfläche des Walzenbezugs ist fein geschliffen, d. h. die Rauheit der Walzenoberfläche weist einen Wert aus dem Bereich von 0,02 bis 0,03 μm auf. In der Schaberklinge 20 sind carbothermisch hergestellte Zirkonnitrid-Hartstoffkörner 31 eingebettet, die eine Vickershärte von 15,0 GPa gemäß HV 0,3 und eine wie oben bezeichnete D50 Korngrößenverteilung aufweisen. Die Morphologie carbothermisch hergestellter ZrN-Körner ist rundlich und entspricht in etwa den Darstellungen c, d und e von 3.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird ebenfalls ein wie oben angegebener Walzenbezug 12 mit eingebetteten WC-Hartstoffkörnern (D50 von 2,3 μm) verwendet. Statt der ZrN-Hartstoffkörner werden in die Schaberklinge 20 jedoch Hartstoffkörner aus Molybdändisilizid (MoSi₂) verwendet. Dieses weist eine Vickershärte von 12,75 GPa gemäß HV 0,3 auf. Die D50 Korngrößenverteilung der eingebetteten MoSi₂-Hartstoffkörner beträgt 8,4 μm. Die Hartstoffkörner werden über einen thermischen Prozess gerundet.
Bei mittleren Rauheiten der Oberfläche, unter denen in dieser Schrift Rauheiten im Bereich von R_a = 0,03 μm bis R_a = 0,3 μm zu verstehen sind, muss einem Polieren der Oberfläche durch die Schaberklinge 20 entgegengewirkt werden. Hierzu werden vorzugsweise Hartstoffkörner 31 und eventuell 32 und 33 in die Schaberklinge 20 eingebettet, die Härten von wenigstens 30% bis maximal 200% der Härte der in der Füllermatrix 14 des Walzenbezugs 12 eingebetteten Hartstoffkörner 13 aufweisen. Die durchschnittliche Korngröße von zumindest einer Art der in der Klinge 20 eingebetteten Hartstoffe ist dabei vorzugsweise größer als die der Hartstoffe 13 des Walzenbezugs 12.
In einer ersten Ausführungsform liegen die in der Schaberklinge 20 eingebetteten Hartstoffe in einer monomodalen Korngrößenverteilung vor. Für höhere Rauheiten der Nutzoberfläche des Walzenbezugs 12 werden dabei härtere Hartstoffkörner bevorzugt als für im Verhältnis hierzu geringere Rauheiten. Bei einer weiteren Ausführungsform werden Hartstoffkörner mit einer bimodalen oder multimodalen Korngrößenverteilung verwendet. Idealerweise unterscheiden sich die Hartstoffkörner der einzelnen Korngrößenmodi entweder in ihrer Oberflächenmorphologie oder in ihrer Härte, vorzugsweise jedoch in beidem.
Bei einer monomodalen Korngrößenverteilung werden vorzugsweise Hartstoffkörner 31 verwendet, die eine eckige bzw. kantige Morphologie aufweisen, wie sie beispielhaft in Darstellung b von 3 veranschaulicht ist. Die Ecken als auch die Kanten weisen hierbei keine oder nur wenig scharfkantige bzw. spitze Anteile auf liegen im Wesentlichen leicht gerundet vor.
Die Verwendung multimodaler Korngrößenverteilungen für die in der Schaberklinge 20 eingebetteten Hartstoffe ermöglicht die Kombination verschiedener abrasiver Eigenschaften der Körner mit einer hohen Einbindung der Hartstoffkörner in die Bindematrix der Schaberklinge. Werden beispielsweise drei Hartstoffkörnermodi verwendet, so kann der erste Modus von Hartstoffkörnern gebildet werden, deren durchschnittliche Korngröße größer als die durchschnittliche Korngröße der im Walzenbezug 12 verwendeten Hartstoffkörnern 13 ist und die eine vorzugsweise gerundete Oberflächenmorphologie ohne Ausbildung markanter Ecken und Kanten zur Glättung gröberer Unebenheiten in der Nutzoberfläche des Walzenbezugs 12 aufweisen.
Ein zweiter Modus kann Hartstoffkörner mit geringerer Größe aufweisen, deren Oberflächenmorphologie durch eckige aber nicht scharfkantige Anteile charakterisiert ist. Entsprechende Hortstoffkörner wirken einer zu starken Glättung der Nutzoberfläche des Walzenbezugs 12 entgegen und stellen somit sicher, dass die Oberflächenrauheit nicht unter einen vorgegebenen Wert abfällt.
Vorzugsweise kann noch ein dritter Modus an Hartstoffkörnern hinzugefügt werden, die eine dritte Korngrößenverteilung aufweisen, wobei die mittlere Korngröße dieses dritten Modus wesentlich geringer ist als die der beiden anderen Modi und den mittleren (10 bis einige 10 nm) und oberen (100 bis einige 100 nm) Nanometerbereich umspannt. Diese Hartstoffkörner dienen dem Füllen der Zwischenräume zwischen den größeren Hartstoffkörnern, wodurch die Belastungen an der Grenzfläche zwischen größeren Hartstoffkörnern und Bindematrix minimiert und somit der Gefahr des Ausbrechens der größeren Hartstoffkörner aus der Bindemittelmatrix vorgebeugt wird.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform weist der Walzenbezug Hartstoffkörner 13 auf, die aus Wolframmonocarbid mit einer Vickershärte von 21,8 GPa gemäß HV 0,3 gefertigt sind, wobei 50 Prozent der Hartstoffkörner (ermittelt nach dem oben bezeichneten Laserbeugungsverfahren) nicht größer sind als 2,3 μm. Die Nutzoberfläche des Walzenbezugs ist auf eine mittlere Rauheit geschliffen, d. h. auf einen Wert aus dem Bereich von R_a = 0,03 bis R_a = 0,3 μm. Die in der Schaberklinge 20 eingebetteten Hartstoffkörner bestehen aus carburiert hergestelltem Titancarbid, das eine Vickershärte von 30,0 GPa gemäß HV 0,3 und eine Korngrößenverteilung D50 von 10,2 μm aufweist.
Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform werden Titannitrid-Hartstoffkörner 31 in die Schaberklinge 20 eingebettet, die eine Härte von 19,9 GPa und eine Körngrößenverteilung D50 von 12,5 μm aufweisen. Die Ausführung des Walzenbezugs entspricht dem des vorhergehenden Beispiels.
Bei Oberflächenrauheiten mit Werten von R_a = 0,3 μm bis R_a = 0,8 μm, also bei ”gröberen” Nutzoberflächen von Walzenbezügen, werden in der Schaberklinge 20 vorzugsweise Hartstoffkörner eingesetzt, die mindestens genauso hart und maximal etwa dreimal so hart sind wie die im Walzenbezug 12 eingebetteten Hartstoffe 13. Idealerweise beträgt die Härte der in der Schaberklinge 20 verwendeten Hartstoffe 31, 32 oder 33 zwischen 120% und 180% der Härte der Hartstoffkörner 13 des Walzenbezugs 12.
Bei einer Ausführungsform sind die Korngrößenverteilungen bzw. Verteilungen der Hartstoffkörner so gewählt, dass 10% der für die abrasive Bearbeitung der Nutzoberfläche wirksamen Hartstoffe größer sind, als die mittlere Korngröße der Hartstoffe 13 des Walzenbezugs 12. Weiterhin sind etwa 10% der für die Abrasion wirksamen Hartstoffkörner in der Schaberklinge 20 kleiner als das Spaltmaß, d. h. als der mittlere Abstand zwischen den in der Füllermatrix 14 eingebetteten Hartstoffkörnern 13 des Walzenbezugs 12. Das Spaltmaß beträgt in der Regel etwa 10% der mittleren Korngröße der Hartstoffe 13.
Die Korngrößenverteilungen der in der Schaberklinge 20 eingebetteten Hartstoffkörner 31, 32 und eventuell 33 ist vorzugsweise bimodal oder multimodal. Zum Aufrechterhalten einer Rauheit innerhalb des angegebenen Bereichs von R_a = 0,3 μm bis R_a = 0,8 μm werden vorzugsweise Hartstoffkörner mit einer Oberflächenmorphologie verwendet, die durch scharfkantige Anteile bestimmt ist. Bei einer bi- bzw. multimodalen Korngrößenverteilung werden auch hier vorzugsweise wenigstens zwei unterschiedliche Oberflächenmorphologien verwendet, wobei mittlere Korngröße, Härte und Oberflächenmorphologie eines Korngrößenverteilungsmodus so gewählt ist, dass der vorgegebene Rauheitswert aufrecht erhalten wird, wozu insbesondere Hartstoffkörner mit scharfkantigen Anteilen verwendet werden, während die Hartstoffkörner eines zweiten Korngrößenverteilungsmodus weniger scharfkantig bzw. gerundet sind, um zu hohen Rauheitswerten entgegenzuwirken und so die Rauheit der Nutzoberfläche innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs zu halten.
Selbstverständlich kann der Toleranzbereich für die Rauheit der Nutzoberfläche des Walzenbezugs 12 durch mehr als zwei Korngrößenverteilungsmodi in Verbindung mit mehreren unterschiedlichen Oberflächenmorphologien eingestellt werden. Ferner kann auch hier ein Hartstoffkornfeinpulver verwendet werden, das Korngrößen in nm-Bereich aufweist, und die Räume zwischen den größeren, im μm-Bereich liegenden Hartstoffkörner ausfüllt, die die Abrasion Eigenschaften der Schaberklingen 20 im Wesentlichen bestimmen. Ein entsprechendes Hartstoffkornfeinpulver minimiert die Wahrscheinlichkeit des Ausbrechens von Hartstoffkörnern aus der Schaberklinge während des Beschabungsvorgangs.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform weist der Walzenbezug 12 darin eingebettete Wolframmonocarbid-Hartstoffkörner 13, die durch eine Vickershärte von 21,8 GPa gemäß HV 0,3 und eine D50 Korngrößenverteilung von 2,3 μm gekennzeichnet sind. Die Nutzoberfläche des Walzenbezugs ist auf eine Rauheit im groben Bereich geschliffen, d. h. auf einen Wert aus dem Bereich von R_a = 0,3 bis R_a = 0,8 μm. Die Schaberklinge 20 enthält darin eingebettete, carbothermisch hergestellte Hartstoffkörner aus Titandiborid (TiB₂), die eine Vickershärte von 33 GPa gemäß HV 0,3 und eine Korngrößenverteilung D50 von 2,6 μm aufweisen.
Die Erfindung ermöglicht das Aufrechterhalten der Rauheit der Nutzoberfläche eines Walzenbezugs über dessen gesamte Lebensdauer und verlängert somit die Standzeit eines Walzenbezugs, d. h. die Zeitspanne zwischen Inbetriebnahme und Auswechseln einer Walze bzw. eines Walzenbezugs erheblich. Entsprechend werden die Stillstandszeiten einer Papiermaschine reduziert und die Maschine effektiver eingesetzt.

Claims

Vorrichtung mit – einem Walzenbezug (12) für eine Kalanderwalze (10) und – einer Schaberklinge (20) zum Beschaben des Walzenbezugs (12) an dessen Nutzoberfläche, wobei – die radial außenliegende Mantelfläche des Walzenbezugs (12) dessen Nutzoberfläche bildet, der an die Nutzoberfläche angrenzende Bereich des Walzenbezugs (12) aus einem Material gebildet ist, das in eine Füllermatrix (14) eingebettete erste Hartstoffkörner (13) umfasst, und die Rauheit der Nutzoberfläche einen Wert innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs aufweist, – die Schaberklinge (20) ein Faserverbundmaterial aufweist, das zum Beschaben der Nutzfläche des Walzenbezugs (12) ausgebildet ist und in dessen Bindemittel (27) zweite Hartstoffkörner (31, 32, 33) eingebettet sind, deren Härte, Korngrößenverteilung und Oberflächenmorphologie auf den Toleranzbereich der Rauheit der Nutzoberfläche des Walzenbezugs (12) abgestimmt gewählt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die Härte der in der Schaberklinge (12) eingebetteten zweiten Hartstoffkörner (31) wenigstens 3%, vorzugsweise wenigstens 30% und maximal 70% der Härte der in der Füllermatrix (14) des Walzenbezugs (12) eingebetteten ersten Hartstoffkörner (13) beträgt, wenn der vorgegebene Toleranzbereich für die Rauheit der Nutzoberfläche des Walzenbezugs (12) im Bereich von R_a = 0,02 μm bis R_a = 0,03 μm angesiedelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, worin die durchschnittliche Korngröße der zweiten Hartstoffkörner (31) größer als die durchschnittliche Korngröße der ersten Hartstoffkörner (13) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, worin die durchschnittliche Korngröße der zweiten Hartstoffkörner (31) wenigstens doppelt so groß wie die durchschnittliche Korngröße der ersten Hartstoffkörner (13) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, worin die zweiten Hartstoffkörner (31) eine Korngrößenverteilung aufweisen, bei der die Korngröße, die von 90 Prozent der zweiten Hartstoffkörner (31) nicht überschritten wird, wenigstens doppelt so groß und vorzugsweise wenigstens dreimal so groß ist, wie die Korngröße, die von 10 Prozent der zweiten Hartstoffkörner (31) nicht überschritten wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, worin die Morphologie der zweiten Hartstoffe (31) durch gerundete Kanten und Ecken bestimmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, worin die Morphologie eine in erster Ordnung rotationsellipsoidförmige und vorzugsweise sphärische Geometrie aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die Härte der in der Schaberklinge (20) eingebetteten zweiten Hartstoffkörner (31, 32) wenigstens 30% und maximal 200% der Härte der in der Füllermatrix des Walzenbezugs eingebetteten ersten Hartstoffkörner beträgt, wenn der vorgegebene Toleranzbereich für die Rauheit der Nutzoberfläche des Walzenbezugs (12) im Bereich von R_a = 0,03 μm bis R_a = 0,3 μm angesiedelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, worin die zweiten Hartstoffkörner (31, 32) eine erste Korngrößenverteilung mit einer ersten durchschnittlichen Korngröße aufweisen, die größer als die durchschnittliche Korngröße der ersten Hartstoffkörner (13) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, worin die zweiten Hartstoffkörner (31, 32) wenigstens eine zweite Korngrößenverteilung mit einer zweiten durchschnittlichen Korngröße aufweisen, die kleiner als die durchschnittliche Korngröße der ersten Hartstoffkörner (13) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, worin die Morphologie der zweiten Hartstoffe durch eine kantige aber nicht scharfkantige Oberfläche bestimmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die Härte der in der Schaberklinge (20) eingebetteten zweiten Hartstoffkörner (31, 32, 33) wenigstens 100% und maximal 300% und vorzugsweise wenigstens 120% und maximal 180% der Härte der in der Füllermatrix (14) des Walzenbezugs (12) eingebetteten ersten Hartstoffkörner (13) beträgt, wenn der vorgegebene Toleranzbereich für die Rauheit der Nutzoberfläche des Walzenbezugs (12) im Bereich von R_a = 0,3 μm bis R_a = 0,8 μm angesiedelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, worin die zweiten Hartstoffkörner (31, 32, 33) eine Korngrößenverteilung aufweisen, bei der die Korngrößen von wenigstens 10% der zweiten Hartstoffkörner (31, 32, 33) größer als die durchschnittliche Korngröße der ersten Hartstoffkörner (13) sind.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, worin die zweiten Hartstoffkörner (31, 32, 33) eine Korngrößenverteilung aufweisen, bei der die Korngrößen von wenigstens 10% der zweiten Hartstoffkörner kleiner als das Spaltmaß zwischen den ersten Hartstoffkörnern (13) sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, worin die zweiten Hartstoffkörner (31, 32, 33) wenigstens zwei Korngrößenverteilungen aufweisen, die sich zumindest in ihrer durchschnittlichen Korngröße voneinander unterscheiden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, worin die Morphologie der zweiten Hartstoffe (31, 32, 33) durch eine Oberfläche bestimmt ist, die scharfkantige Anteile aufweist.
Schaberklinge für die Beschabung eines Walzenbezugs (12) einer Kalanderwalze (10) für eine Papiermaschine, wobei die Schaberklinge (20) zumindest im zum Kontakt mit dem Walzenbezug (12) vorgesehenen Bereich einen Faserverbund aufweist, bei dem Fasern (25, 26) und Hartstoffkörner (31, 32, 33) in einem Bindemittel (27) eingebettet sind, und wobei die Hartstoffe (31, 32, 33) nach einem der Ansprüche 2 bis 16 ausgewählt sind, die Fasern (25, 26) von Glasfasern und/oder Kohlefasern und/oder Aramidfasern und/oder Basaltfasern gebildet sind und das Bindemittel (27) von einem Duroplast oder Thermoplast, vorzugsweise von einem Phenolharz oder einem aminvernetzten oder anhydridvernetzten Epoxidharz gebildet ist.