DE19743210A1

DE19743210A1 - Klinge

Info

Publication number: DE19743210A1
Application number: DE19743210A
Authority: DE
Inventors: Hidenori Yamanokuchi
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1998-04-02
Anticipated expiration: 2017-10-01
Also published as: DE19743210B4; JP3443519B2; US5863329A; JPH10151400A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klinge bzw. ein Rakel zum Beschichten der Oberfläche eines blattförmigen Teils oder eines zylindrischen Teils mit einer anderen Substanz oder zum Abschaben einer Substanz von der Ober fläche eines Teils der vorstehenden Art.

Bisher sind Streich- oder Schabklingen bzw. Rakel auf verschiedenen Gebieten in der Industrie verwendet worden. Beispielsweise wurden Streichklingen oder Rakel beim Beschichten der Oberfläche von Papier mit Harz verwendet, oder beim Beschichten desselben mit einem wärmeempfindlichen Material zur Herstellung von wärmeempfindlichen Papier, beim Beschichten der Oberfläche von Papier in Blattform oder anderer Gegenstände mit Harz, beim Abschaben von überschüssiger Druckerschwärze bzw. Tinte, die auf der Oberfläche einer Druckplatte anhaften geblieben ist, und beim Formen von Gummi oder Lebensmitteln in Blattform.

Ein Großteil der Streichklingen bzw. Rakel wurde aus Metall gefertigt, wie Schnelldrehstahl, und derart ange ordnet, daß Harz o. dgl. ausgebreitet wird, während das Harz (o. dgl.) durch die am vorlaufenden Ende des Rakels ausgebildete Kante aufgedrückt wird, bzw. Druckerschwärze oder Tinte o. dgl. abgeschabt wird. Streich- bzw. Schabklingen aus metallischen Stoffen bergen jedoch das Problem in sich, daß es unvermeidlich zum Verschleiß der Klingenkante kommt, wodurch ein gleichmäßiges Beschichten unmöglich gemacht wird. Aufgrund dieser Tatsache ist es nötig, die Klinge nach zweistündigem Gebrauch auszutauschen. Es taucht das schwierige Problem auf, daß Zuverlässigkeit und Effizienz im Betrieb ungenügend sind.

Zur Lösung der vorgenannten Probleme ist in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2-36671 ein Verfahren offenbart, bei dem ein harter Film aus Wolframkarbid (WC) thermisch auf die Endfläche der Klinge aufgesprüht wird. Eine solche Klinge kann jedoch nur über einen kurzen Zeitraum von ungefähr achtzig Stunden verwendet werden, weil sich der harte Film beim Betrieb löst.

Es ist daher ein Aufbau vorgeschlagen worden, bei dem, wie die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2-51398 offenbart, zumindest das Schneideteil bzw. Schabteil der Klinge aus Zirkonoxid-Keramik hergestellt ist.

Wenn der Gesamtkörper des Rakels bzw. der Klinge oder der Schneideteil derselben aus Zirkonoxid-Keramik hergestellt ist, muß die Dicke erheblich reduziert werden, und zwar auf 1 mm oder weniger. Wenn nun die Schneid- oder Schabklinge im Betrieb durchgebogen bzw. ausgelenkt wird, besteht die Gefahr, daß sie dabei bricht. Wird die Klinge zum Verhindern eines Bruchs dick ausgebildet, dann kann die Klinge nicht leicht durchgebo gen werden. In diesem Fall entsteht das Problem, daß das Auftragen oder Beschichten bzw. Abschaben nicht leicht durchzuführen ist, was dazu führt, daß die Beschichtung uneinheitlich und mit Schlieren- bzw. Streifenbildung stattfindet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Klinge zu schaffen, welche diese Nachteile nicht aufweist und die nicht bricht, wenn die Klinge beim Betrieb oder bei der Handhabung durchgebogen bzw. ausgelenkt wird, und die eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist eine Klinge, welche umfaßt: ein plattenförmiges Keramikteil mit einer Kante, das an der Oberfläche einer langgestreckten Metallplatte an dem vorlaufenden Endabschnitt derselben befestigt ist, wobei die Klinge um 10 cm oder mehr in Richtung ihrer Dicke aufgrund ihres Eigengewichts durchbiegbar bzw. auslenkbar ist, ohne daß es zum Bruch des plattenförmigen Keramikteils kommt, wenn die Klinge an ihren beiden Enden gelagert wird, die einen Abstand von 1 m oder mehr zueinander in deren Längsrichtung aufweisen.

Um einen Arbeitsvorgang unter Verwendung der Klinge befriedigend durchführen zu können, muß die Klinge ent sprechend durchgebogen bzw. ausgelenkt werden. Diesbezüg lich wurden vom Erfinder eine Reihe von Untersuchungen durchgeführt. Hieraus ergab sich, daß durch Anpassung der Materialien, Abmessungen und Formen der Metallplatte sowie des plattenförmigen Keramikteils, und durch Auslenkung bzw. Biegen der Klinge um 10 cm oder mehr in Richtung der Klingendicke aufgrund ihres Eigengewichts, wenn sie an ihren beiden Enden gehaltert ist, die einen Abstand von 1 m oder mehr zueinander in ihrer Längsrichtung aufweisen, ausgezeichnete Ergebnisse erzielt werden. Darüber hinaus kann bei einer Ausgestaltung, bei der das plattenförmige Keramikteil an der Oberfläche des vorlaufenden Endabschnitts der Metallplatte angebracht ist, der gesamte Klingenkörper leicht durchgebogen werden bzw. ausgelenkt werden, und das plattenförmige Keramikteil ist beim Durchbiegen der Klinge vor Bruch geschützt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungs gemäßen Klinge umfaßt: ein plattenförmiges Keramikteil mit einer Kante, das an der Oberfläche einer langge streckten Metallplatte an dem vorlaufenden Endabschnitt derselben befestigt ist, wobei das scheinbare Elastizitätsmodul (Youngscher Modul) E_A (kg/cm²) des gesamten Klingenkörpers wie folgt festgelegt ist:

1/E_A = V₁/E₁ + V₂/E₂,

wobei das Elastizitätsmodul (Youngscher Modul) des plattenförmigen Keramikteils E₁ (kg/m²), der Volumenanteil desselben V₁, das Elastizitätsmodul (Youngscher Modul) der Metallplatte E₂ (kg/m²), und der Volumenanteil derselben V₂ ist, womit folgende Beziehung gilt:

5×10^-10 < A < 7×10^-8,

wobei das sekundäre Querschnittsmoment I (m³), das Gewicht pro Längeneinheit W (kg/m), und A = 5 W/384 E_AI ist.

Dabei ist der Wert A ein Maß, das den vom Eigen gewicht der Klinge erreichten Auslenkungs- bzw. Durchbie gegrad angibt. Liegt der Wert A in dem oben angegebenen Bereich, kann die Klinge ausgelenkt bzw. gebogen werden.

In einer weiteren Ausführungsform umfaßt die erfin dungsgemäße Klinge: ein plattenförmiges Keramikteil mit einer Kante, das an der Oberfläche einer langgestreckten Metallplatte an dem vorlaufenden Endabschnitt derselben befestigt ist, wobei die folgende Beziehung gilt:

E₁ < 3.0×10¹⁰,

wobei der Bruchzähigkeitsfaktor oder -grad des plat tenförmigen Keramikteils K_c (kg/m³/²), die Vickers-Härte desselben H (kg/m²) und das Elastizitätsmodul (Youngscher Modul) desselben E₁ (kg/m²) ist, und folgende Beziehung gilt:

2,00×10^-8 < R < 2.60×10^-8,

wobei R = (E₁/H)^4/5/(K_c ^1/2×H^5/8) beträgt.

Dabei ist der Wert R das Maß, welches die Verschleißfestigkeit angibt. Liegt der Wert R im oben angegebenen Bereich, so weist die Klinge eine zufriedenstellende Verschleißfestigkeit auf und kann dementsprechend der Form der beschichteten Oberfläche angepaßt werden.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1(a) eine perspektivische Ansicht der erfin dungsgemäßen Klinge,

Fig. 1(b) einen Querschnitt längs Linie X-X gemäß Fig. 1(a),

Fig. 2 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Klinge in benutztem Zustand,

Fig. 3(a) bis 3(c) Querschnitte eines weiteren Aus führungsbeispiels der erfindungsgemäßen Klinge, und

Fig. 4 eine Diagrammdarstellung einer Meßmethode des Durchbiegegrads der erfindungsgemäßen Klinge.

Als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden eine Klinge zur Verwendung bei einem Papierher stellungsverfahren beschrieben.

Gemäß Fig. 1 ist die Ausgestaltung einer erfindungs gemäßen Klinge 1 derart, daß ein plattenförmiges Teil 3 aus Keramik, wie z. B. Zirkonoxid, mit der Oberfläche einer Metallplatte 2 aus Schnelldrehstahl an deren vorlaufendem Endabschnitt durch Verwendung eines Klebemittels 4 verbunden ist. Das plattenförmige Teil 3 weist eine Kante 3a auf, mit der die Klinge 1 Beschichtungsmaterial 5 abschaben kann, während die Klinge 1 das Beschichtungsmaterial 5 auf der Oberfläche von Papier 6 ausbreitet. Damit ist ein Aufbringen des Beschichtungsmaterials 5 durch die Klinge 1 auf die Papieroberfläche 6 gemäß Fig. 2 möglich.

Durch den in Fig. 1 nicht dargestellten Aufbau der erfindungsgemäßen Klinge 1, die durch die Verbindung eines plattenförmigen Teils 3 aus Keramik mit der Ober fläche einer Metallplatte 2 unter Verwendung eines Klebe mittels 4 hergestellt wird, ist die Metallplatte 2 in der Lage, das Beschichtungsmaterial 5 auf die Papieroberfläche 6 auf zutragen. Aufgrund der obigen Struktur paßt sich bei der Verwendung in einer Anfangsphase die Metallplatte 2 durch ihren Verschleiß an die Oberflächenform des Papiers 6 an, und durch ein vorstehendes plattenförmiges Teil 3 wird die Verschleißfestigkeit verbessert.

Da die Klinge 1 eine Gesamtlänge L von 1,5 m bis 9 m aufweist, wird das plattenförmige Teil 3 vorzugsweise einstückig in derselben Länge L geformt. Als Alternative hierzu kann das plattenförmige Teil 3 in eine Anzahl von Abschnitten mit jeweils einer Kante 3a aufgeteilt sein, und zwar so, daß die Kanten 3a in einer Linie liegen, nachdem das plattenförmige Teil 3 mit der Metallplatte 2 verbunden wurde.

Die Metallplatte 2 und das plattenförmige Teil 3 werden so zusammengefügt, daß das Klebemittel 4 zwischen die flachen Abschnitte der Metallplatte 2 und des plat tenförmigen Teils 3 eingebracht wird. Es ist anzumerken, daß die Verbindung zwischen der Metallplatte 2 und dem plattenförmigen Teil 3 so realisiert werden kann, daß das plattenförmige Teil 3, wie Fig. 3 zeigt, mit Hilfe des Klebemittels 4 an einer geneigten Fläche oder einer Aus sparung der Metallplatte 2 angebracht wird. Die Kante 3a des plattenförmigen Teils 3 muß nicht immer eine scharfe Kante sein. Wie Fig. 3 zeigt, kann die Kante 3a auch in einer geneigten oder gekrümmten Form ausgebildet sein.

Die Klinge 1 muß bei ihrem Gebrauch gemäß Fig. 2 durchgebogen bzw. ausgelenkt werden. D.h., wenn die Klinge 1 ausgelenkt ist, kann die Kante 3a des platten förmigen Teils 3 gegen die Papieroberfläche 6 gedrückt werden. Somit kann das Beschichtungsmaterial 5 mit gleichmäßiger Dicke und einer erhöhten Kontaktstärke aufgebracht werden.

Demgemäß ist erfindungsgemäß die Anordnung zum Ver binden des plattenförmigen Keramikteils 3 mit der Ober fläche der Metallplatte 2 am vorlaufenden Endabschnitt der Metallplatte 2 strukturell so ausgelegt, daß sie hauptsächlich aus der Metallplatte 2 besteht. Somit kann die Klinge 1 leicht ausgelenkt bzw. durchgebogen werden.

Beim Messen der durch das Eigengewicht realisierten Auslenkung bzw. Durchbiegung zur Ermittlung des Auslenkungsgrads der Klinge 1, wie Fig. 4 darstellt, wenn sie an ihren zwei Enden, die jeweils 1 m in Längsrichtung voneinander entfernt sind, gehaltert ist, wurde ermittelt, daß eine befriedigende Wirkung erzielt wurde, wenn die Durchbiegung X 10 cm oder mehr, vorzugsweise 20 cm oder mehr betrug.

Bei einer Auslenkung bzw. Durchbiegung X von nicht weniger als 10 cm, vorzugsweise nicht weniger als 20 cm, kann die Klinge 1 bei Verwendung gemäß Fig. 2 genügend weit ausgelenkt bzw. durchgebogen werden. Damit kann die Kante 3a so gegen die Papieroberfläche 6 gedrückt werden, daß das Beschichtungsmaterial 5 eine einheitliche Dicke hat und dabei die Kontaktstärke erhöht wird.

Die Auslenkung X wird in Abhängigkeit von den Materialien, den Formen und den Abmessungen der Metallplatte 2 und des plattenförmigen Teils 3 bestimmt. Deshalb müssen diese Faktoren so angepaßt werden, daß die Auslenkung X im oben genannten Bereich liegt. Tatsächlich wird die Auslenkung X im wesentlichen von der Metallplatte 2 bestimmt, welche den Hauptteil der Klinge 1 darstellt. So ist z. B. in dem Fall, in dem die Metallplatte 2 durch Schnelldrehstahl gebildet wird, eine Dicke der Metallplatte von 1 mm oder weniger erforderlich.

Die Auslenkung X ist der Wert, der gemessen wird, wenn die Klinge 1 an den beiden Enden gelagert ist, die 1 m voneinander entfernt sind. Wenn die Länge der Klin ge 1 nicht 1 m beträgt und die Klinge 1 an den beiden Enden gelagert ist, wird der bei der Auslenkungsmessung erhaltene Wert in bekannter Weise umgerechnet. Wenn die Klinge 1 länger als 1 m ist, dann kann man die Auslen kung X durch Unterteilen der Klinge 1 und Haltern bzw. Lagern der beiden Enden erhalten.

Ein wesentlicher Bestandteil der vorliegenden Erfin dung besteht darin, daß das plattenförmige Keramikteil 3 vor Bruch geschützt werden muß, wenn die Klinge 1 mit der Auslenkung X durch ihr Eigengewicht, wie Fig. 4 zeigt, durchgebogen wird. Beim Gebrauch oder dem Transport der Klinge 1 erfolgt im schlimmsten der Fälle die oben erwähnte Auslenkung X. Auch in dem oben erwähnten Fall muß ein Bruch des plattenförmigen Teils 3 verhindert werden.

Deshalb müssen das Material, die Abmessungen und die Form des plattenförmigen Teils 3 so angepaßt werden, daß es nicht zum Bruch des plattenförmigen Teils 3 kommt, selbst wenn die Auslenkung X beträgt. Insbesondere spielt das Material des plattenförmigen Teils 3 eine wichtige Rolle bei der Bruchvermeidung. Es müssen daher keramische Stoffe mit ausreichender Stärke und Zähigkeit zur Herstellung des plattenförmigen Teils 3 verwendet werden. Vorzugsweise werden insbesondere teilstabilisierte Zirkonium-Keramikstoffe verwendet. Die teilstabilisierten Zirkonium-Keramikstoffe bestehen hauptsächlich aus ZrO₂ und weisen einen oder mehrere Stabilisierstoffe auf, wie Y₂O₃, MgO, CaO, CeO₂ und Dy₂O₃. Die teilstabilisierten Zirkonium-Keramikstoffe weisen hauptsächlich eine Form auf, deren Hauptteil eine tetragonale Kristallphase ist. Durch die vorstehend beschriebenen Zirkonium- Keramikstoffe wird die Festigkeit und die Zähigkeit wesentlich erhöht, da eine belastungsinduzierte Verwandlung stattfindet, bei der die tetragonale Phase in eine monokline Phase übergeht, wenn die Zirkonium- Keramikstoffe einer Belastung ausgesetzt sind.

Das Material des plattenförmigen Teils 3 ist nicht auf Zirkonium-Keramikstoffe beschränkt. Die erforderli chen Faktoren sind derart, daß das Material, die Abmessungen und die Form des plattenförmigen Teils 3 so gewählt sein müssen, daß die Auslenkung X aufgrund des Eigengewichts der Platte 10 cm oder größer ist und die Klinge 1 nicht bricht, wenn sie gemäß Fig. 4 zwischen ihren beiden Enden gelagert ist.

Erfindungsgemäß ist das scheinbare Elastizitätsmodul (Youngscher Modul) E_A (kg/cm²) des gesamten Klingenkörpers, wenn das Elastizitätsmodul (Youngscher Modul) des plattenförmigen Keramikteils E₁ (kg/m²), der Volumenanteil desselben V₁, das Elastizitätsmodul (Youngscher Modul) der Metallplatte E₂ (kg/m²) und der Volumenanteil derselben V₂ ist, wie folgt festgelegt:

1/E_A = V₁/E₁ + V₂/E₂.

Weiterhin gilt, wenn das sekundäre Querschnitts moment I (m³), das Gewicht pro Längeneinheit W (kg/m) und A = 5 W/384 E_AI ist, folgende Beziehung:

5×10^-10 < A < 7×10^-8.

Der Wert A ist ein Maß, welches den vom Eigengewicht der Klinge 1 bewirkten Auslenkungsgrad angibt. Wenn der Wert A im oben angegebenen Bereich liegt, kann die Klin ge 1 durchgebogen bzw. ausgelenkt werden.

Gemäß der Erfindung gilt, wenn der Bruchzähigkeits grad des plattenförmigen Keramikteils K_c (kg/m³/²), die Vickers-Härte derselben H (kg/m²) und das Young′sche Ela stizitätsmodul E₁ (kg/m²) ist, folgende Beziehung:

E₁ < 3,0×10¹⁰,

und wenn R = (E₁/H)^4/5/(K_c ^1/2·H^5/8) ist, gilt folgende Beziehung:

2,00×10^-8 < R < 2,60×10^-8.

Der Grund, warum das Young′sche Elastizitätsmodul E₁ kleiner gehalten wird als 3,0×10¹⁰ kg/m², liegt darin, daß das plattenförmige Teil 3 leicht durchgebogen bzw. ausgelenkt werden kann, um der Auslenkung der Klinge 1 leicht folgen zu können. Wenn das plattenförmige Teil 3 leicht durchgebogen werden kann, kommt die Kante 3a in Kontakt mit dem Papier 6 o. dgl. und übt darauf einen gleichmäßigen Druck aus. Infolgedessen kann die Dicke des aufgetragenen Films gleichmäßig und die hergestellte Oberfläche glatt gehalten werden.

Der Wert R stellt ein Maß zur Angabe der Verschleiß festigkeit dar. Die Verschleißfestigkeit wird umgekehrt proportional zum Wert R verbessert. Im Falle einer Auf- bzw. Abstreichklinge bzw. einem Rakel muß diese bzw. dieses in einer Anfangsphase einen bestimmten Verschleiß aufzeigen, um sich der Form der zu beschichtenden Oberfläche anzupassen, um damit eine ungleichmäßig beschichtete Fläche und eine Schlieren- oder Streifenbildung zu vermeiden. Daher ist eine angemessene Verschleißfestigkeit erforderlich. In bezug auf das eben Gesagte muß folgende Beziehung erfüllt sein:

2,00×10^-8 < R < 2,60×10^-8.

In vorstehendem Fall kann eine befriedigende Ver schleißfestigkeit erzielt werden und dadurch die Lebens dauer der Klinge 1 verlängert werden.

Die oben erwähnten Werte der physikalischen Eigen schaften werden gemessen, indem man Teststücke verwendet, die aus dem gleichen Material hergestellt sind wie die Keramikstoffe, welche die Klinge 1 bilden, oder Teststücke, die man durch Abschneiden von der Klinge 1 erhält, wobei jedes Teststück vorbestimmte Abmessungen hat. Das Elastizitätsmodul (Youngscher Modul) E₁ wird durch eine Ultraschalltaktmethode gemessen. Die Bruchzähigkeit K_c wird durch ein IF-Verfahren gemessen, und die Härte H wird durch einen Vickers-Härtetest gemessen. Alternativ hierzu kann eine andere Meßmethode verwendet werden, wenn eine bekannte Umwandlungsgleichung verfügbar ist, mit der die gemessenen Werte umgewandelt werden können.

Die Beschreibung der Klinge ist zwar in bezug auf die Verwendung in einem Papierherstellungsverfahren erfolgt, die erfindungsgemäße Klinge kann jedoch für eine Reihe von Zwecken eingesetzt werden, z. B. in einem Ver fahren zum Beschichten der Oberfläche eines hölzernen oder metallenen Blatteils mit Harz o. dgl., einem Verfahren zum Abschaben von Druckerschwärze bzw. Tinte, die an der Oberfläche einer Druckplatte haftet, sowie einem Verfahren der Formung von Gummi oder Nahrungsmitteln in eine Blattform.

Beispiel 1

Ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Erfindung wurde in Form einer Testklinge 1 gemäß Fig. 1 hergestellt. Die Metallplatte 2 wurde hierbei aus Schnelldrehstahl mit einer Dicke von 0,05 cm, einer Breite von 7,5 cm und einer Länge von 100 cm hergestellt. Das plattenförmige Teil 3 wurde aus verschiedenen, in Tabelle 1 aufgeführten Keramikstoffen hergestellt und hatte eine Dicke von 0,1 cm, eine Breite von 1 cm und eine Länge von 100 cm. Die Metallplatte 2 und das plattenförmige Teil 3 wurden durch einen Epoxidharzkleber 4 miteinander verbunden.

In Tabelle 1 kommt "Zirkonium" in Form von teilweise stabilisierten Zirkonium-Keramikstoffen vor, die haupt sächlich aus ZrO₂ bestehen, welche 3 mol-% Y₂O₃ aufweisen und deren Hauptbestandteil durch tetragonale Kristalle gebildet wird, Aluminiumhydroxid ("Alumina") kommt in Form von Tonerde-Keramikstoffen vor, die zu 99% aus Al₂O₃ bestehen und als Ausgleichsstoffe SiO₂, MgO u. dgl. aufweisen; "Silikonnitrid" kommt in Form von Silikonnitrid-Keramikstoffen vor, die hauptsächlich aus Si₃N₄ bestehen und als Sintermittel Al₂O₃ und Y₂O₃ sowie Silikonkarbid-Keramikstoffe aufweisen, die hauptsächlich aus SiC bestehen und Al₂O₃ und Y₂O₂ als Sintermittel aufweisen.

Gemäß Fig. 4 wurde die Auslenkung bei einer Klinge 1 gemessen, die an ihren beiden Enden gelagert war, welche 1 m voneinander beabstandet waren. Außerdem wurde das Bruchverhalten des plattenförmigen Teils 3 in dem oben beschriebenen Zustand untersucht. Jeder der Keramikprodukte mit den oben beschriebenen Abmessungen wurde gemäß der Weibull-Statistik errechnet. Darüber hinaus wurde die auf die Klinge in dem Zustand, in dem die beiden Enden wie oben beschrieben gelagert waren, einwirkende Belastung unter Verwendung einer Gleichung zur Berechnung der Belastung unter isotropen Lasten erhalten. Entsprechend den erhaltenen Werten wurden die Sicherheitsfaktoren errechnet.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufge führt. Entsprechend den Ergebnissen wies die Auslenkung X jeder Klinge 1 einen befriedigenden Betrag von 22,7 cm auf. Es kam jedoch zum Bruch der plattenförmigen Teile 3, die jeweils aus Aluminiumoxid, Silikonnitrid und Silikon karbid hergestellt waren. Andererseits wurde das aus Zir kon hergestellte plattenförmige Teil 3 nicht gebrochen. Die vorstehend aufgeführten Ergebnisse können auch durch Berechnungen erzielt werden. Gemäß den Versuchen kann die Klinge 1 in der Praxis eingesetzt werden, wenn der Sicherheitsfaktor 2 oder größer ist.

Aus diesem Beispiel geht als Tatsache hervor, daß bei dem aus Zirkonium-Keramikstoffen hergestellten plat tenförmigen Teil 3 eine befriedigende Auslenkung der Klinge 1 erzielt werden kann, ohne daß das plattenförmige Teil 3 bricht.

Tabelle 1

Beispiel 2

Zum Vergleich wurde ein Ausführungsbeispiel herge stellt, bei dem die Metallplatte 2 eine große Dicke von 0,11 cm aufwies, mit der ein aus Zirkonium-Keramikstoffen bestehendes plattenförmiges Teil 3 zur Bildung der Klinge 1 verbunden wurde. Die Klinge 1 des Vergleichsbei spiels war gemäß Fig. 4 an ihren beiden Enden gelagert. Das plattenförmige Teil 3 wurde beim Versuch nicht gebro chen, jedoch betrug die Auslenkung X 5,7 cm, also weniger als 10 cm.

Die Klinge des Vergleichsbeispiels und die Klinge gemäß Beispiel 1 mit der Auslenkung X von 22,7 cm wurden einem Test unterworfen, bei dem das Beschichtungs material 5 auf die Oberfläche des Papiers 6 aufgetragen wurde, wie Fig. 2 zeigt, um Unebenheiten des aufgetragenen Beschichtungsmaterials 5 festzustellen.

Als Ergebnis wurde bei Verwendung der Klinge gemäß dem Vergleichsbeispiel eine klar erkennbare Unebenheit festgestellt, während bei Verwendung der erfindungs gemäßen Klinge das aufgetragene Beschichtungsmaterial 5 eine einheitliche Dicke ohne Unebenheiten aufwies. Der Grund hierfür besteht darin, daß die Klinge 1 so ausgelenkt wurde, daß die Kante 3a des plattenförmigen Teils 3 gegen das Papier 6 drückt und dementsprechend das Beschichtungsmaterial mit einheitlicher Dicke aufgetragen wurde.

Es stellte sich dabei heraus, daß das aufgetragene Beschichtungsmaterial 5 eine gleichmäßige Dicke aufwies, wenn die Auslenkung X der an beiden Enden gelagerten Klinge 10 cm oder mehr betrug.

Beispiel 3

Ähnlich dem Beispiel 1 wurden Klingen 1 hergestellt, bei denen jeweils das plattenförmige Teil 3 aus Zirko nium-Keramikstoffen hergestellt war und die Metallplat te 2 und das plattenförmige Teil 3 unterschiedlich gestaltet waren.

Der Wert A jedes Prüfstücks wurde so errechnet, daß, wenn das Elastizitätsmodul (Youngscher Modul) der das plattenförmige Teil 3 bildenden Keramikstoffe E₁ (kg/m²) war, der Volumenanteil des plattenförmigen Teils 3 in bezug auf den Gesamtkörper der Klinge 1 V₁ betrug, das Elastizitätsmodul (Youngscher Modul) der Metallplatte 2 E₂ (kg/m²) war, und der Volumenanteil der Metallplatte 2 in bezug auf den Gesamtkörper der Klinge 1 V₂ betrug, dann war das scheinbare Elastizitätsmodul (Youngscher Modul) E_A (kg/cm²) des Klingengesamtkörpers 1 wie folgt festgelegt:

1/E_A = V₁/E₁ + V₂/E₂.

Mit einem sekundären Querschnittsmoment I (m³) und einem Gewicht pro Längeneinheit W (kg/m²) wird der Wert A wie folgt ausgedrückt:

A = 5 W/384 E_AI.

Hierauf wurden die Prüfstücke ähnlichen Tests unter worfen wie bei Beispiel 2, um Unebenheiten des aufgetra genen Beschichtungsmaterials 5 zu überprüfen und die Prüfstücke zu bewerten. Wenn der Wert A die folgende Beziehung erfüllte, wie Tabelle 2 aufzeigt:

5×10^-10 < A < 7×10^-8,

dann wies das aufgetragene Beschichtungsmaterial eine einheitliche Dicke ohne Unebenheiten auf.

Der Grund dafür liegt darin, daß die Klinge 1 ent sprechend ausgelenkt werden kann, wenn der Wert A in dem oben angegebenen Bereich liegt, um die Kante 3a des plat tenförmigen Teils 3 so gegen das Papier 6 zu drücken, daß das Beschichtungsmaterial 5 darauf mit gleichbleibender Dicke aufgetragen wird.

Tabelle 2

Beispiel 4

Sodann wurden die aus den verschiedenen Keramikstof fen hergestellten plattenförmigen Teile 3 zu einer Über prüfung der Verschleißfestigkeit und der Einheitlichkeit des aufgetragenen Beschichtungsmaterials 5 herangezogen. Die Metallplatte 2 war aus Schnelldrehstahl mit einer Dicke von 0,05 cm, einer Breite von 7,5 cm und einer Länge von 25 cm. Das plattenförmige Teil 3 bestand aus verschiedenen Keramikstoffen, die in Tabelle 3 aufgeführt sind, mit einer Dicke von 0,05 cm, einer Breite von 0,1 cm und einer Länge von 25 cm. Sodann wurde die Metallplatte 2 mit dem plattenförmigen Teil 3 verbunden.

Unter den in Tabelle 3 aufgeführten Keramikstoffen war Zirkonium 1 das gleiche Zirkonium wie in Beispiel 1, Zirkonium 2 erhielt man, indem man gesintertes Zirko nium 1 einem isostatischen Heißpreßverfahren unterwarf (HIP-Verfahren), Zirkonium 3 durch Beimengung von etwa 20% Al₂O₃ zu Zirkonium 1 nach Durchführen des HIP-Ver fahrens, Zirkonium 4 durch Beimengung von CeO₂ und Dy₂O₃ als Stabilisierungsmittel zu dem Hauptbestandteil ZrO₂. Das Siliziumkarbid 2 bestand hauptsächlich aus β-SiC und enthielt B und C als Sintermittel. Thermet war ein kombi niertes gesintertes Material aus einer harten Komponente, deren Hauptbestandteil TiC, TiN o. dgl. war, sowie einem Metall aus der Eisengruppe.

Die entsprechenden Klingen wurden einem Test unter worfen, bei dem das Beschichtungsmaterial 5 auf die Papieroberfläche 6 aufgetragen wurde, wie Fig. 2 darstellt. Nach einer Testdauer von hundertfünfzig Stunden wurden der Verschleißzustand der Kante 3a der Klinge sowie der Zustand des aufgetragenen Beschichtungsmaterials 5 untersucht.

Der Verschleißzustand wurde gemäß der Rückwärtsbewe gung der Kante 3a vom vorlaufenden Ende aufgrund des Ver schleißes festgestellt, während der Zustand des aufgetra genen Beschichtungsmaterials visuell auf das Vorhandensein von Schlieren oder Streifen auf der Papieroberfläche überprüft wurde.

Die erzielten Ergebnisse sind in den Tabellen 3 und 4 aufgeführt. Wie Tabelle 3 und 4 zeigen, hatten die Prüfstücke, die den Wert R (2,00×10^-8 < R < 2,60×10^-8) erfüllten, und bei denen das Elastizitätsmodul (Youngscher Modul) E₁ kleiner war als 3,0×10¹⁰ kg/m², keine Unebenheiten im Beschichtungsmaterial 5. Hieraus geht hervor, daß bei den Prüfstücken, welche diese beiden Faktoren erfüllen, das Beschichtungsmaterial gleichmäßig aufgetragen werden kann und die Lebensdauer verlängert wird.

Tabelle 3

Tabelle 4

Wie vorstehend beschrieben, ist erfindungsgemäß eine Klinge bzw. ein Rakel vorgesehen, das umfaßt ein platten förmiges Keramikteil mit einer Kante, das an der Ober fläche einer langgestreckten Metallplatte an dem vorlau fenden Endabschnitt derselben befestigt ist, wobei die Klinge um 10 cm oder mehr in Richtung ihrer Dicke aufgrund ihres Eigengewichts durchbiegbar bzw. auslenkbar ist, ohne daß es zum Bruch des plattenförmigen Keramikteils kommt, wenn die Klinge an ihren beiden Enden gehaltert ist, die einen Abstand von 1 m oder mehr zueinander in deren Längsrichtung aufweisen.

Somit kann die Klinge beim Gebrauch in geeigneter Weise durchgebogen bzw. ausgelenkt werden und damit ein Beschichten oder Abschaben befriedigend durchgeführt wer den. Außerdem wird das plattenförmige Teil beim Gebrauch oder beim Transport nicht zerbrochen.

Claims

1. Klinge bzw. Rakel, umfassend:
ein plattenförmiges Keramikteil mit einer Kante, das an der Oberfläche einer langgestreckten Metallplatte an dem vorlaufenden Endabschnitt derselben befestigt ist,
wobei die Klinge um 10 cm oder mehr in Richtung ihrer Dicke aufgrund ihres Eigengewichts durchbiegbar bzw. auslenkbar ist, ohne daß es zum Bruch des platten förmigen Keramikteils kommt, wenn die Klinge an ihren beiden Enden gelagert wird, die einen Abstand von 1 m oder mehr zueinander in deren Längsrichtung aufweisen.

2. Klinge bzw. Rakel, umfassend:
ein plattenförmiges Keramikteil mit einer Kante, das an der Oberfläche einer langgestreckten Metallplatte an dem vorlaufenden Endabschnitt derselben befestigt ist,
wobei das scheinbare Elastizitätsmodul (Youngscher Modul) E_A (kg/cm²) des gesamten Klingenkörpers wie folgt festgelegt ist: 1/E_A = V₁/E₁ + V₂/E₂,wobei das Elastizitätsmodul (Youngscher Modul) des plattenförmigen Keramikteils E₁ (kg/m²), der Volumenanteil desselben V₁, das Elastizitätsmodul (Youngscher Modul) der Metallplatte E₂ (kg/m²), und der Volumenanteil derselben V₂ ist, und folgende Beziehung gilt:5×10^-10 < A < 7×10^-8,wobei das sekundäre Querschnittsmoment I (m³), das Gewicht pro Längeneinheit W (kg/m), und A = 5 W/384 E_AI ist.

3. Klinge bzw. Rakel, umfassend:
ein plattenförmiges Keramikteil mit einer Kante, das an der Oberfläche einer langgestreckten Metallplatte an dem vorlaufenden Endabschnitt derselben befestigt ist, wobei die folgende Beziehung gilt: E₁ < 3,0×10¹⁰,wobei der Bruchzähigkeitsfaktor oder -grad des plat tenförmigen Keramikteils K_c (kg/m³/²), die Vickers-Härte desselben H (kg/m²) und das Elastizitätsmodul (Youngscher Modul) desselben E₁ (kg/m²) ist, und folgende Beziehung gilt:2,00×10^-8 < R < 2,60×10^-8,wobei R = (E₁/H)^4/5/(K_c ^1/2×H^5/8) beträgt.