DE69923978T2 - Schaberklinge und klingenhalter aus verbundmaterial mit einer keramischen beschichtung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät mit einem Halter für eine Schaberklinge und auf eine Schaberklinge, die in den Halter gesetzt wird, für eine Verwendung bei einer Papiermaschine oder Kartonmaschine.
• Schaber werden verwendet, um an der Oberfläche von Walzen bei Papiermaschinen, Kartonmaschinen und Finishingmaschinen ausgebildete Verunreinigungen zu entfernen. Der Schaber besteht aus einer Schaberklinge, die mit der Walzenoberfläche in Kontakt gelangt, wobei Verunreinigungen und dergleichen entfernt werden, und aus einem Klingenhalter, an dem die Klinge angebracht ist. Der Halter ist wiederum an einem Schaberbalken angebracht, der an dem Rahmen der Maschine angeordnet ist. In Verbindung mit dem Schaben oder Rakeln können Luftstrahlen, Wasserstrahlen und/oder chemische Strahlen verwendet werden, um den Reinigungsprozess zu verbessern.
• Die Schaberklinge ist am häufigsten aus Metall hergestellt. Metallklingen leiden an den Nachteilen, dass die Walzenoberfläche mit dem Schabermetall beschichtet ist und die Walzenoberflächen mit Leichtigkeit beschädigt werden. Es ist unerwünscht, dass die Walzenoberfläche mit Metall beschichtet ist, da eine Änderung bei den Oberflächeneigenschaften der Walze einen unvorhersehbaren Effekt auf die Lauffähigkeit hat. Aus Gründen der Lauffähigkeit ist sogar eine geringfügige Beschädigung der Walzenoberflächen, beispielsweise ein Zerkratzen, ein ernsthafter Nachteil. Metallklingen haben große Probleme beim Schaben oder Rakeln insbesondere von polymerischen Walzenoberflächen. Um diese Probleme zu überwinden, sind Metallklingen mit unterschiedlichen Materialien, unter anderem mit Keramik, beschichtet. Als Beispiele von beschichteten Metallklingen kann die Druckschrift EP 0 262 137 erwähnt werden, bei der eine Schaberklinge, die aus Kohlenstoffstahl hergestellt ist, mit Molybdän oder einer Molybdän-Legierung durch Flammsprühen beschichtet ist, und es kann die Druckschrift SE 437 681 erwähnt werden, bei der eine Schaberklinge, die aus Stahl hergestellt ist, mit mehreren keramischen Beschichtungslagen unter Verwendung eines Plasma- oder Flammensprühverfahrens beschichtet ist.
• Außerdem offenbart die Druckschrift US 5 727 468 eine Schaberklinge, die aus Stahl ausgebildet ist und mit einer keramischen Beschichtung beschichtet ist, die TiO₂ oder Al₂O₃ oder ein Gemisch aus diesen aufweist.
• In der Vergangenheit sind zusätzlich zu Metallklingen immer mehr Schaberklingen verwendet worden, die aus einem faserverstärkten polymerischen Material hergestellt worden sind. Derartige sogenannte Verbundklingen sind beispielsweise in dem US Patent 4 549 933, in der japanischen Patentanmeldung 5 338 048 und den finnischen Patentanmeldungen 972 776 und 973 659 offenbart. Verbundklingen haben mehrere Vorteile gegenüber Metallklingen, unter anderem ein geringes Gewicht, den Preis, die Freiheit des Formgebens und die Sanftheit gegenüber der Walzenbeschichtung. Andererseits verschleißen Verbundklingen schneller als Metallklingen und hinterlassen polymerisches Material an der Walzenoberfläche. Es ist nicht möglich, Verbundklingen mit einem keramischen oder mit einem gleichwertigen, stärker verschleißfesten Material zu beschichten, da keramisches Material nicht an einer polymerischen Oberfläche anhaftet und andererseits ein polymerisches Material ein Sprühbeschichten, das bei einer hohen Temperatur stattfindet, nicht aushält.
• Im Stand der Technik ist der Halter der Schaberklinge ebenfalls aus Stahl hergestellt. Halter sind außerdem aus Kunststoff und aus Verbundmaterialien hergestellt worden, jedoch gab es Probleme im Hinblick auf deren Schleiffestigkeit. Schaberklingen sind an Haltern mittels Metallnieten oder anderen gleichwertigen Elementen angebracht. Die Klingen werden häufig ausgetauscht und die Metallnieten reiben an dem Halter und verschleißen ihn sehr. Insbesondere bildet das Zerkratzen der inneren Oberfläche ein Problem, da die zerkratzte Oberfläche es erschwert, eine neue Klinge an Ort und Stelle einzusetzen, und wenn Kohlenstofffaserklingen verwendet werden, ist das Risiko, dass die Klinge aufgrund des Zerkratzens des Halters beschädigt wird, ebenfalls offensichtlich.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gerät mit einer Schaberklinge und einem Klingenhalter zu schaffen, die ein geringeres Gewicht haben und die gegenüber Verschleiß widerstandsfähiger und vorteilhafter sind.
• Die kennzeichnenden Merkmale des Gerätes gemäß der vorliegenden Erfindung sind in den Ansprüchen aufgeführt.
• Es ist herausgefunden worden, dass die Probleme und die Nachteile des Aufbaus von dem Stand der Technik durch den erfindungsgemäßen Aufbau vermieden werden können, bei dem die Schaberklinge und wahlweise ebenfalls der Klingenhalter aus einem Verbundmaterial gestaltet ist/sind, an dem eine keramische Beschichtung ausgebildet worden ist. Eine Verbundklinge zerkratzt nicht die Oberfläche der Walze im Gegensatz zu einer Klinge, die beispielsweise mit einer Keramik oder mit einem Karbid beschichtet ist, und deren Beschichtung verschlissen worden ist, wobei Metall freigelegt wird. Das Verbundmaterial kann ein faserverstärktes, bei Wärme aushärtendes Harz (duroplastisches Harz) oder thermoplastisches Harz sein.
• Die keramische Beschichtung kann an der Verbundstruktur ausgebildet sein und es kann bewirkt werden, dass diese an der Verbundstruktur hält in einer derartigen Weise, dass die Verbundstruktur mit einer Ankerstruktur aus einem Metalldraht, einem Drahtnetz, einer Metallfolie, einem Metallpulver oder dergleichen versehen ist, wobei die Ankerstruktur es ermöglicht, dass die Keramik an der Oberfläche des Verbundes oder unterhalb der Oberfläche fixiert wird, wenn die Ankerstruktur unterhalb der Oberfläche ist. Die Ankerstruktur kann an der Oberfläche des Verbundes, teilweise in der Verbundstruktur oder gänzlich eingebettet in der Verbundstruktur, sehr nahe zu der Oberfläche sein. Die keramische Beschichtung ist an der Oberfläche des Verbundes mittels thermischem Sprühen einer Temperatur ausgebildet, die unterhalb von 150°C ist, bei der der Verbund im Wesentlichen nicht schmilzt oder anderweitig beschädigt wird. Es gibt keinerlei Begrenzung im Hinblick auf das Formen der Klingen oder der Klingenhalter, die aus einem Verbundmaterial gestaltet sind. Die Schaberklinge und der Halter gemäß der vorliegenden Erfindung können aus einem bei Wärme aushärtenden Harz oder einem thermoplastischen Harz hergestellt sein, das mit Glasfaser oder Kohlenstofffaser, mit Borfaser oder allgemein mit einer Faserzusammensetzung oder einer Kombination aus diesen verstärkt ist. Eine Kohlenstofffaser wird besonders bevorzugt, da ihre thermische Leitfähigkeit sehr nahe der thermischen Leitfähigkeit von Metallen ist. Ein Metalldraht, ein Metallstreifen, ein Siebnetz, eine Metallfolie, ein Metallpulver, Kombinationen aus Metall und Kunststoff oder ein Kunststoff-Keramik-Pulver wird/werden an der Oberfläche des Verbundes fixiert oder in dem Verbund eingebettet. Geeignete Verfahren zum Herstellen von Verbundklingen und Haltern sind ein Gießen, ein Druckformen, ein Pultrusions- und Extrusionsverfahren und Kombinationen der verschiedenen Verfahren. Die Auswahl des Verfahrens wird auch durch die Ausrichtung der erwünschten Faserrichtungen beeinflusst. Das Pultrusionsverfahren ist das am ehesten bevorzugte Verfahren aufgrund seiner günstigen Produktionsrate. An der Schaberklinge oder an dem Klingenhalter, der aus einem Verbundmaterial hergestellt ist, wird eine keramische Beschichtung mittels thermischem Sprühen oder mittels elektrolytischen Verfahren, wie beispielsweise ein Bürstenelektroplattieren, oder mittels autokatalytischen Verfahren, beispielsweise ein chemisches Nickelplattieren, bei dem Keramik in Dispersion vorliegt, hergestellt. Sämtliche herkömmliche Keramiken sind geeignete keramische Materialien. Jedoch sind bevorzugte Materialien jene, die ohne weiteres gesprüht werden können, die einen günstigen Preis haben und die chemisch haltbar sind, wie beispielsweise Al₂O₃ und Cr₂O₃. Die Schaberklinge kann mit einer keramischen Beschichtung entweder über den gesamten Oberflächenbereich oder lediglich über den Verschleißbereich in Abhängigkeit davon, wo die Klinge verwendet wird, versehen sein. Vorzugsweise ist ein Drittel der Breite der Klinge beschichtet. Die Beschichtung der Schaberklinge oder des Klingenhalters kann mit der gleichen Keramik oder mit einer Kombination aus unterschiedlichen Keramiken ausgeführt werden, und eine oder mehrere keramische Lagen können übereinander gestaltet werden. Wenn die Verbundabschnitte nicht vollständig mit einer keramischen Beschichtung beschichtet sind, kann ein mögliches Benetzen oder Nässen des Verbundmaterials verhindert werden, indem eine Schutzbeschichtung an der Oberfläche des Verbundes, beispielsweise elektrolytisch, vorgesehen wird. Das Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung, das eine Schaberklinge und einen Halter für die Schaberklinge hat, kann bei Papier- und Kartonmaschinenlinien verwendet werden, die außerdem Druckmaschinen und Beschichtungsmaschinen umfassen. Wahlweise ist lediglich der Halter aus einem Verbundmaterial gestaltet, das mit einer Keramik beschichtet ist, und das andere Element von ihnen ist aus einem Metall oder einem anderen geeigneten Material gestaltet, oder sowohl die Klinge als auch der Halter sind aus einem Verbundmaterial gestaltet, das mit einer Keramik beschichtet ist.
• Nachstehend ist die vorliegende Erfindung in beispielartiger Weise anhand von einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, wobei die vorliegende Erfindung auf die Einzelheiten von diesem jedoch nicht beschränkt sein soll.
• 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Schaberklinge und eines Halters für die Schaberklinge. Die Schaberklinge 1 sitzt in dem Schaberklingenhalter 2. Ein Kernteil 3 der Schaberklinge 1 weist ein Verbundmaterial auf, dessen Oberflächenlage mit einer Ankerlage 5 versehen ist, an der eine keramische Lage 6 gestaltet worden ist. Ein Kernteil 4 des Klingenhalters 2 weist ein Verbundmaterial auf, an dessen Oberflächenlage eine Ankerlage 5 fixiert ist, wobei eine keramische Lage 6 an der Ankerlage ausgebildet ist. Vor dem Vorbereiten der keramischen Beschichtung können verschiedene Zwischenlagen 7 verwendet werden, um die Wärme auszugleichen, die bei dem Sprühen der Keramik erzeugt wird, und um das Risiko einer Beschädigung des Verbundes zu vermindern. Die Zwischenlagen können aus Metall sein, beispielsweise Materialen auf Aluminiumbasis und auf Nickelbasis, vorteilhafter Weise aus einem gesprühten Metall. Bei diesem Aufbau wird die Klinge lediglich in dem Verschleißbereich beschichtet, und der Halter wird an seiner Innenseite beschichtet, die mit der Klinge in Kontakt gelangt. Die Klinge wird vorzugsweise an ihrer Vorderseite beschichtet, so dass in der bestmöglichen Weise verwirklicht wird, dass die Klinge geschärft wird, und sie scharf gehalten wird.
• Die Vorteile der Schaberklinge und des Klingenhalters gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen eine gute chemische Beständigkeit des Gerätes, wobei die Verbundklinge ohne weiteres in dem Halter montiert werden kann, und die Handhabung einfach ist. Sowohl die Klinge als auch der Halter haben ein geringes Gewicht und sie sind leicht zu bearbeiten. Beide halten Verschleiß und Kratzen gut aus und ihre Lebensdauer ist länger als jene von früheren Aufbauarten. Der aus einem Verbund hergestellte Halter der Schaberklinge hat ein sehr geringes Gewicht. Bei zunehmenden Maschinengeschwindigkeiten ist es sogar an verschiedenen Orten aufgrund des Mangels an Raum erforderlich, überkritische Abmessungen in Verbindung mit Schaberbalken bei den Aufbauarten des Standes der Technik anzuwenden, was bewirkt, dass der Schaberbalken weniger steif ist. Aufgrund der geringeren Steifigkeit des Balkens ist es vorteilhaft, das Gewicht des Halters zu verringern, da die Verringerung des Gewichtes des Halters zu einer Abnahme der Durchbiegung des Balkens beiträgt. Die Kosten des Klingenhalters, der aus einem Verbundmaterial gestaltet ist, sind wettbewerbsfähig, da die Herstellkosten des Halters geringer sind und andererseits die Betriebskosten der Klingen aus dem Grund, dass die Klingen nicht so häufig ersetzt werden müssen, niedriger sind. Des weiteren verschleißen diese Klingen die Walzen in einem beträchtlich geringerem Maße, da sie nicht die Oberfläche zerkratzen. Im Hinblick auf die Abmessungen hat das Gerät eine größere Steifigkeit und ein geringeres Gewicht mit dem Ergebnis, dass weniger Belastungsenergie erforderlich ist, mit Ausnahme der Belastung auf der Grundlage der Schwerkraft. Das geringe Gewicht des Halters erleichtert die Montage und das Ersetzen.

Claims (6)

1. Gerät mit einem Halter (2) für eine Schaberklinge und einer Klinge (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (2) ein Verbundmaterial aufweist, wobei an dessen Oberfläche oder an einem Teil von seiner Oberfläche eine keramische Beschichtung (6) gestaltet ist.
2. Gerät mit einem Halter (2) gemäß Anspruch 1 und einer Schaberklinge (1), die in dem Halter sitzt, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Klinge (1) ein Verbundmaterial aufweist, wobei an deren Oberfläche oder an einem Teil von seiner Oberfläche eine keramische Beschichtung (6) gestaltet ist.
3. Gerät gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundmaterial ein faserverstärktes bei Wärme aushärtendes Harz oder ein faserverstärktes thermoplastisches Harz, vorzugsweise ein bei Wärme aushärtendes oder thermoplastisches Harz, das mit Kohlenstofffaser, Glasfaser oder Borfaser verstärkt ist, aufweist.
4. Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ankerstruktur (5) in dem Verbundmaterial eingebettet ist oder an der Oberfläche des Verbundmaterials fixiert ist, wobei die Ankerstruktur aus einem Metalldraht, einem Drahtnetz, einem Metallstreifen, einer Metallfolie, einem Metallpulver, Kombinationen aus Metall und Kunststoff, einem Kunststoff-Keramik-Pulver, einem keramischen Pulver oder aus einer Kombination von diesen gestaltet ist, um die keramische Beschichtung (6) und/oder eine Zwischenlage (7) zu fixieren.
5. Gerät gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Beschichtung (6) Al₂O₃, Cr₂O₃, TiO₂, ZrO₂ oder Kombination von diesen aufweist, und die Zwischenlage (7) ein Metall, vorzugsweise ein Metall auf Al-Basis oder Ni-Basis aufweist.
6. Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite des Halters (2) mit einer Keramik beschichtet ist.