EP4305237A1 - Schaberklinge und walzenvorrichtung - Google Patents

Schaberklinge und walzenvorrichtung

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Publication number
EP4305237A1
EP4305237A1 EP22709967.8A EP22709967A EP4305237A1 EP 4305237 A1 EP4305237 A1 EP 4305237A1 EP 22709967 A EP22709967 A EP 22709967A EP 4305237 A1 EP4305237 A1 EP 4305237A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
outer layer
fibers
doctor blade
reinforcing fibers
base body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22709967.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hubert Bischof
Martin HEINIG
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP4305237A1 publication Critical patent/EP4305237A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G3/00—Doctors
    • D21G3/005—Doctor knifes

Definitions

  • the invention relates to a scraper blade for scraping the lateral surfaces of rotary bodies, for example rollers, belts, sieves and felts, such as are used in particular in paper, cardboard and corrugated board machines, printing machines and calenders, and a roller device which is scraped using such a blade.
  • a scraper blade for scraping the lateral surfaces of rotary bodies, for example rollers, belts, sieves and felts, such as are used in particular in paper, cardboard and corrugated board machines, printing machines and calenders, and a roller device which is scraped using such a blade.
  • Doctor blades are used in the paper and printing industry to clean the surfaces of rotating rollers, which are usually covered.
  • scraper blades are used to remove the liquid film on the roll covers, to clean the roll surfaces of contaminants such as paper fibers or coating residues and to condition the roll surfaces.
  • the doctor blades prevent the paper web from wrapping itself around the web in the event of a web break
  • the scraper blade rests against the outer lateral surface of the respective roll or the respective roll cover with a certain pressure.
  • doctor blades are also used in a corresponding manner to clean and condition circulating belts, belts, screens and felts. Due to the high pressure with which the scraper blade on the
  • the contact pressure is usually 150 N/m (indicated as contact force in relation to the length of the doctor blade) and more, high demands are placed on the wear resistance or abrasion resistance of the doctor blades. Since the geometry of the surface of a scraper blade that comes into contact with the roll surface does not match the geometry of the scraped blade with the required accuracy
  • roller surface can be adapted, there are always minor deviations in the geometries of the two surfaces lying on top of one another at the beginning of the use of a scraper blade, which are only compensated for in the course of an initial grinding-in process, the so-called "running in” of the blade will. Paper produced during the break-in time required for this is often of inferior quality, so that the paper manufacturers insist on the shortest possible break-in times. However, it has been shown that with conventional scraper blades, the change in blade geometry caused by abrasion during running-in and later scraping tends to be rounded or flattened
  • a scraper blade for scraping the lateral surface of a rotatable body comprising:
  • the first outer layer comprises a woven fabric or scrim made of reinforcing fibers which is embedded in a polymer matrix, the angle between the reinforcing fibers and the end face being 30° or more, in particular between 60° and 80°.
  • the rotatable body can be, for example, a roller, a belt, a screen or a felt, such as are used in particular in paper, cardboard or printing machines.
  • Such scraper blades usually have a thickness of a few millimeters, in particular 3mm or less.
  • the length of the blade depends on the dimensions of the body to be scraped. In the case of a roller, this is usually the axial extent of the roller. In modern paper machines, the length of the blade can be more than 10m.
  • the width of a scraper blade is usually in the range between 50mm and 105mm, mostly 75mm. It is known from the prior art already cited to provide an outer layer with reinforcing fibers. The reinforcing fibers are oriented in the length and width direction of the doctor blade. On the one hand, this is due to that the stiffness of the blade in length and width direction can be easily influenced by a suitable choice of fibers. On the other hand, this is also due to the manufacturing process of the blades.
  • the reinforcing fibers are embedded in the present invention in such a way that they do not lie parallel to the end face.
  • An angle between the reinforcing fibers and the end face of 30° or more has proven to be sufficient.
  • angles between 30° and 85°, preferably between 45° and 80° - for example 60°, have proven to be advantageous.
  • the scraper blade may include a second outer layer which is arranged on the second side face of the base body. While the second outer layer can in principle be of any design, a structure analogous to that of the first outer layer can also be advantageous for this second outer layer in order to avoid sawtooth formation.
  • the second outer layer can therefore also comprise a fabric or scrim made of reinforcing fibers embedded in a polymer matrix, with the angle between the reinforcing fibers and the end face being more than 30°, in particular between 30° and 85°, preferably between 45° and 80° - is, for example, 60°.
  • the reinforcing fibers of the first outer layer and/or the second outer layer can be selected depending on the effect to be achieved.
  • these can be glass fibres, aramid fibres, mineral fibres, carbon fibres, or combinations thereof. If two outer layers are provided, they can have the same or different types of fibers.
  • the first outer layer and the second outer layer can be identical.
  • reinforcing fibers having different orientations into one or both of the outer layers. It is advantageous here if all the reinforcing fibers—or at least almost all the reinforcing fibers—are inclined by 30° or more, in particular between 30° and 85°, preferably between 45° and 80°, with respect to the end face.
  • first outer layer and/or the second outer layer can have first reinforcement fibers and second reinforcement fibers that have different orientations, with the first reinforcement fibers enclosing a first angle of between 30° and 80° with the end face, while the second reinforcement fibers enclose a second angle between - 30° and - 80° with the end face.
  • the negative angle specifications of the second reinforcement fibers which are explained in more detail again in the figures, are intended to simplify the specification of how the first and second reinforcement fibers are arranged in relation to one another. An angle of -45° or -60° etc. should nevertheless be regarded as an "angle between the reinforcing fibers and the end face of 30° or more" within the scope of this application.
  • the first angle and the second angle are equal in terms of absolute value.
  • the warp and weft threads are almost perpendicular to each other.
  • the warp and weft threads are cut obliquely from the fabric tape according to the criterion of the angle to the front face around the fabric strip used.
  • the disadvantage of using fabrics is that the length of the scraper blades is limited in this way. From a fabric that is 100m long and 1m wide, for example, only a strip of about 1.4m in length can be cut out at an angle of 45°. For many applications, however, significantly longer scraper blades with a length of 10 m or more are required.
  • fibers of different orientation do not have to be perpendicular to one another. It is possible to lay webs with a very large length (>100m) and small width (e.g. 1m or 1.2m), in which the fibers - for example carbon fibers - are already in the orientation that is later desired in the doctor blade (e.g. +60 ° and - 60°). This also makes it possible in a very simple manner to produce very long doctor blades according to one aspect of the present invention.
  • the reinforcing fibers of one or both outer layers are oriented in more than two directions.
  • the two scrims can then be made up of the same fibers.
  • the reinforcing fibers of one or both outer layers are oriented in more than two directions
  • some of the reinforcing fibers also have an angle of less than 30° to the end face. Due to the fact that in this case reinforcement fibers are already provided in two directions with a larger angle in the scraper blade, the structure has sufficient wear resistance, so that the additional reinforcement fibers, which are e.g. only 15° or even only 0° inclined to the end face, either remain in the composite or, in the event of a fire being released from the blade, the remaining reinforcing fibers prevent the formation of a sawtooth structure.
  • a scrim can be provided in an outer layer, in which the first and second reinforcing fibers are at angles of, for example, -30°/+30°, -45°/+45°, -60°/+60° or -30° /+60° compared to the end face and additionally a fabric or scrim with third and fourth reinforcing fibers, which have an angle of 0°/90° compared to the end face.
  • a biaxial, triaxial or quadraxial fabric e.g. a carbon fiber fabric
  • a three or four-fold orientation of the fibers can be achieved even with a single textile element per outer layer.
  • provision can be made for the first outer layer and/or the second outer layer to be more abrasion-resistant than the base body.
  • the base body comprises a non-woven fabric that is embedded in a polymer matrix.
  • the random fibers can, for example, comprise or consist of fibers made of a polymer such as PET, PES, PP, PE or viscose and/or natural fibers such as hemp, flax or cotton.
  • the base body comprises a foam material which is embedded in a polymer matrix, wherein the foam material can be formed from a natural foam or a plastic foam.
  • the plastic foam can consist of the same materials as the random fibers described above. Alternatively, it can also be a PU or epoxy foam.
  • honeycomb structure can also be used as an alternative to plastic foam.
  • the proportions of the individual components of the base body can differ significantly depending on the design.
  • the base body can have between 0-30% by volume, especially between 8% by volume and 20% by volume of random fibers or foam, while the rest of the base body consists of matrix material including filler.
  • the base body can have, for example, between at least 75% by volume, in particular between 75% by volume and 90% by volume, of foam, while the rest of the base body consists of matrix material including filler.
  • the polymer matrix of the first outer layer and/or the second outer layer and/or the base body can be an epoxy matrix or a thermoplastic matrix.
  • the polymer matrix of the first outer layer and/or the second outer layer and/or the base body can also have fillers, for example abrasive fillers, in particular oxidic or carbide hard fillers.
  • hard fillers can be, for example, silicon or silicon carbide, boron, titanium, titanium dioxide, zirconium, quartz and boron nitride.
  • the base body and at least one outer layer, in particular both outer layers have the same polymer matrix.
  • the blade material can then be laid out by arranging the respective textile components (i.e. non-woven fabric or foam for the base body and suitable non-woven fabrics or fabrics for the outer layer(s)) on top of one another, and this entire stack then embedded in the polymer matrix in one step. This saves separate embedding for each layer, which massively speeds up the preparation process.
  • a roller device for a paper, cardboard or printing machine comprising a rotatable roller with a lateral surface and a scraper device for scraping the roller casing. It is provided that the scraper device comprises a scraper blade according to one of the aspects described.
  • the scraper device can serve to keep the roll surface clean. Alternatively or additionally, the scraper device can also be used to remove the paper or cardboard web from the roller surface.
  • Such roller devices can be used, for example, in the dryer section of a paper machine. In that case, the rotatable roller can be designed as a drying cylinder or a Yankee cylinder. Such roller devices can also be used to advantage when coating or printing paper webs.
  • the scraper blades can, for example, remove excess coating medium (pigment, starch, etc.) or printing ink from the roller. These examples are only intended to illustrate the diverse possible uses of such a roller device. The invention is not limited to these applications.
  • the sharpness of the scraper tip decreases during operation (the contact edge becomes rounded), then fibers and particles from the paper manufacturing process or the printing process come into contact with the scraper and roller. These are set in rotation by the sliding movement of the scraper on the roll surface and hollow out the core of the scraper.
  • the first outer layer and/or the second outer layer are more abrasion-resistant than the base body.
  • the hollowing out reduces the contact surface of the scraper, whereby the scraper pressure - exerted by a suitable scraper holder system - on the scraper tip increases.
  • the scraper tip, especially the outer layers, will now close more quickly and adapt to the roller surface again with the edge now sharpened.
  • This grinding works preferably in combination on hard ceramic or hard-metal roll covers in an Ra range of 0.4 to 1.4 ⁇ m, or also on oxidic/carbide hard materials (silicon,
  • boron, titanium, zirconium, quartz, and boron nitride) filled softer rubber or epoxy resin covers in an Ra range of 0.05 to 2.5 ⁇ m (preferably 0.06 to 0.4 ⁇ m). As the grinding process progresses, the contact surface becomes larger again and the contact pressure is evenly distributed again. The cavity under the soft scraper core closes again.
  • doctor blades according to various aspects of the invention.
  • the invention is not limited to these examples.
  • a porosity is repeatedly given as a percentage of the base body volume.
  • This porosity, or this proportion of pores can be determined radiometrically, for example with the aid of a computer tomograph.
  • sections of the base body can also be formed, and the proportion of the pore volume of the base body can be determined by determining the proportion of the pore area of the section.
  • the porosity as well as the fiber content are important parameters of the base body.
  • the continuous regrinding of the scraper blade can be optimized by suitably setting these parameters. It has proven advantageous if the porosity of the plastic matrix is between 2% and 15%, in particular between 4% and 10%.
  • plastic fibers, plastic foam, honeycomb or fiber fleece are embedded in the base body.
  • the base body can have, for example, between at least 75% by volume, in particular between 75% by volume and 90% by volume, of foam, while the rest of the base body consists of matrix material including filler.
  • Another meaningful parameter is the value tan ⁇ . This is determined for the usual operating temperatures of 30 - 100°C in paper machines by means of dynamic 3-point bending measurement.
  • the value of tan d can advantageously range between 0.01 and 0.2, in particular between 0.03 and 0.12.
  • Doctor blade with two outer layers, each comprising two layers of fiber fabric or fiber fabric consisting of glass, aramid, mineral, carbon fibers, or mixtures of the fibers mentioned per side.
  • the base body is made of plastic fibers, plastic foam, Floneycomb or fiber fleece (glass, aramid, mineral, carbon, polymer fibers or natural fibers) with a fiber content of 8-30% by volume embedded in a plastic matrix with a porosity of 2-15% of the base body volume.
  • Example 1 additionally in all layers (outer layers as well as base body) abrasive oxidic/carbide-carbide hard fillers (silicon, boron, titanium, zirconium, quartz and boron nitride)
  • Example 1 As Example 1 or Example 2, with the two outer layers comprising a layer of +/- 45° woven fabric and a layer of +/- 60° woven fabric per outer layer.
  • Base body with a fiber content of 8 vol%-30 vol% with a porosity in the range of 2 to 10% of the base body volume.
  • abrasive oxidic/carbide hard fillers silicon, boron, titanium, zirconium, quartz and boron nitride
  • Base body with a fiber content of 8-30 vol% with a porosity in the range of 2% to 10% of the base body volume.
  • abrasive oxidic/carbide hard fillers silicon, boron, titanium, quartz, zircon and boron nitride.
  • Example 6 Two outer layers, each with two layers of +/- 46° to +/- 80° fiber fabric or fiber fabric consisting of glass, aramid, mineral, carbon fibers, or mixtures of the above.
  • Base body with a fiber content of 8-30 vol% with a porosity in the range of 2% to 10% of the base body volume. Additionally in all layers abrasive oxidic/carbide hard fillers (silicon, boron, titanium, quartz, zircon and boron nitride).
  • the two outer layers are made of different materials. (e.g. one layer +/-45° carbon fiber fabric (fabric) and one layer +/- 60° basalt fiber fabric (fabric) per outer layer).
  • fabric e.g. one layer +/-45° carbon fiber fabric (fabric) and one layer +/- 60° basalt fiber fabric (fabric) per outer layer.
  • fabric e.g. one layer +/-45° carbon fiber fabric (fabric) and one layer +/- 60° basalt fiber fabric (fabric) per outer layer.
  • Two outer layers each comprising a layer +/- 45° carbon fiber fabric per side, base body with a fiber content of 8-30% by volume with a porosity in the range of 2 to 10% of the base body volume. Additionally in all layers abrasive oxidic/carbidic hard fillers (silicon, boron, titanium, zirconium, quartz and boron nitride).
  • Two outer layers each comprising a layer of +/- 45° carbon fiber fabric on each side, base body with a fiber content of 8-20% by volume with a porosity in the range of 2 to 10% of the base body volume
  • abrasive oxidic/carbide hard fillers silicon, boron , titanium, zircon, quartz and boron nitride
  • Two outer layers each comprising a layer of +/- 45° carbon fiber fabric on each side, base body with a fiber content of 8-20% by volume with a porosity in the range of 2 to 10% of the base body volume.
  • abrasive oxidic/carbide hard fillers silicon, boron, titanium, zirconium, quartz and boron nitride only in the outer layers.
  • Example 12 Two outer layers each comprising a layer +/- 45° carbon fiber fabric or scrim per side, base body with a fiber content of 8-20% by volume with a porosity in the range of 2 to 10% of the base body volume. No use of abrasive oxide/carbide hard fillers.
  • Example 13 Two outer layers each comprising a layer +/- 45° carbon fiber fabric or scrim per side, base body with a fiber content of 8-20% by volume with a porosity in the range of 2 to 10% of the base body volume. No use of abrasive oxide/carbide hard fillers.
  • Example 13 Two outer layers each comprising a layer +/- 45° carbon fiber fabric or scrim per side, base body with a fiber content of 8-20% by volume with a porosity in the range of 2 to 10% of the base body volume. No use of abrasive oxide/carbide hard fillers.
  • Example 13 Two outer layers each comprising a layer +/- 45° carbon fiber fabric or scrim per side, base
  • Two outer layers each comprising a layer of +/- 45° carbon fiber fabric per side, Compact body with a fiber content of 8-20 vol% and the lowest possible porosity in the range of less than 4% of the body volume. Additionally in all layers abrasive oxidic/carbidic hard fillers (silicon, boron, titanium, zirconium, quartz and boron nitride).
  • Example 14 A body with a tan d of more than 0.2, where the value for tan d for the entire doctor blade is between 0.01 and 0.20, and in particular where the porosity is also in the range of 2 to 10% of the body volume can.
  • Example 15 Compact base body comprising a non-woven fabric embedded in a polymer matrix (35) with a fiber content of 8-20% by volume, the value for tan d of the scraper blade being between 0.01 and 0.12, and In particular, the porosity can also be in the range from 2 to 10% of the base body volume.
  • Example 16 Body comprising a closed cell foam material embedded in a polymer matrix, the body having a tan d greater than 0.2, wherein for the entire doctor blade the tan d is between 0.01 and 0.20 and in particular the porosity can also be in the range from 2 to 10% of the base body volume.
  • FIG. 1 schematically shows a scraper blade and a section of a roller device according to one aspect of the invention
  • FIG. 2 shows a section of a scraper blade according to a further aspect of the invention
  • FIG. 3 shows a scraper blade as is known from the prior art.
  • FIG. 4 shows a doctor blade according to a further aspect of the invention
  • FIG. 1 shows a scraper blade 1 which is placed against the outer surface 21 of a rotatable body 20 .
  • the rotatable body 20 can in particular be a roller 20 in a paper, cardboard or printing machine.
  • the scraper blade 2 shown here has a base body 2 which has an end face 4 for contacting the lateral surface 21 and side faces 5, 6 adjoining the longitudinal edges of the end face.
  • a first outer layer 11 is provided on the first side surface 5 and a second outer layer 12 is provided on the second side surface 6 .
  • only one outer layer, usually the first outer layer 11, can be provided.
  • a base body 2 and outer layers 11, 12 can be produced separately, and the outer layers 11, 12 can then be attached to the side surfaces 5, 6 of the base body 2.
  • the scraper blade 1 can also be manufactured in one piece.
  • Base body 2 and outer layers 11, 12 then differ in their different structure.
  • the term side surfaces 5, 6 denotes the boundary between the base body material 2 and the material of the outer layers 11, 12.
  • at least the first outer layer 11 comprises a woven fabric or scrim made of reinforcing fibers 30, which in a polymer matrix 35 is embedded, the angle between the reinforcing fibers 30 and the end face 34 being 30° or more, in particular between 45° and 80°, preferably 60°.
  • FIG. 2 schematically shows a section of a scraper blade 1 with a first reinforcing fiber 31 and a second reinforcing fiber 32.
  • doctor blades 1 will have a multiplicity of first reinforcing fibers 31 and second reinforcing fibers 32, which are provided in the form of a fabric or scrim in the doctor blade 1 or in an outer layer 11, 12.
  • the two reinforcing fibers 30, 31, 32 enclose an angle of size a with the end face 4.
  • the value of a is 30° or more in doctor blades 1 according to various embodiments of the present invention.
  • the negative sign a" indicates that the angle of the second reinforcement fibers 32 is oriented the other way around compared to the angle of the first reinforcement fibers 31 . This type of angle notation allows a simpler and faster comparison of the orientation of different groups of reinforcement fibers 30, 31, 32 to one another.
  • FIG. 3 shows a scraper blade 1 as is known from the prior art.
  • first reinforcing fibers 31 which are essentially orthogonal to the end face 4 and thus to the lateral surface 21, and second reinforcing fibers 32 which are essentially parallel to the end face 4 or lateral surface.
  • second reinforcing fibers 32 which are essentially parallel to the end face 4 or lateral surface.
  • These reinforcing fibers 30, 31, 32 are embedded in a polymer matrix 35. If the doctor blade 1 is so worn that one of the second reinforcing fibers 32 is in contact with the rotating lateral surface 21, this fiber 32 is torn out of the doctor blade 1 in a very short time. Small parts of the polymer matrix 35 can usually also break out in this way.
  • first reinforcing fibers 31 and second reinforcing fibers 31 are also provided in a polymer matrix 35 here.
  • the reinforcing fibers 30, 31, 32 can be introduced as a woven fabric or scrim. As in the prior art, first 31 and second reinforcing fibers 32 can be arranged perpendicular to one another, but they can also assume other angles to one another. It is essential that the reinforcing fibers 30 , 31 , 32 are not arranged parallel to the end face 4 or the lateral surface 21 . In contrast, the reinforcing fibers have an angle of 30° and more. In the example in FIG. 4, the reinforcing fibers 31, 32 are arranged at +45°/ ⁇ 45°, for example.

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Abstract

Schaberklinge zum Beschaben der Mantelfläche eines rotierbaren Körpers sowie eine entsprechende Walzenvorrichtung, wobei die Schaberklinge umfasst: einen Grundkörper, der eine Stirnfläche zum Kontaktieren der Mantelfläche und an die Längskanten der Stirnfläche angrenzende Seitenflächen aufweist, und eine erste Außenlage, die auf einer ersten der beiden Seitenflächen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet dass die erste Außenlage ein Gewebe oder Gelege aus Verstärkungsfasern umfasst, das in eine Polymermatrix eingebettet ist, wobei der Winkel zwischen den Verstärkungsfasern und der Stirnfläche 30° oder mehr beträgt.

Description

Schaberklinge und Walzenvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Schaberklinge zur Beschabung der Mantelflächen von Rotationskörpern, beispielsweise Walzen, Gurten, Sieben und Filzen, wie sie insbesondere bei Papier-, Karton- und Wellpappenmaschinen, Druckmaschinen und Kalandern eingesetzt werden sowie eine Walzenvorrichtung welche mittels einer solche Klinge beschabt wird.
Schaberklingen werden in der Papier- und Druckindustrie zur Reinigung der Oberflächen von meist mit einem Walzenbezug versehenen rotierenden Walzen verwendet. Bei der Papierherstellung dienen Schaberklingen zum Entfernen des Flüssigkeitsfilms auf den Walzenbezügen, zur Reinigung der Walzenoberflächen von Verunreinigungen wie beispielsweise Papierfasern oder Strichrückständen und zur Konditionierung der Walzenoberflächen. Zudem verhindern die Schaberklingen, dass sich die Papierbahn im Falle eines Bahnrisses um die
Walze wickelt und dabei die Papiermaschine beschädigt. Um diese Aufgaben zuverlässig erfüllen zu können, liegt die Schaberklinge mit einem bestimmten Druck an der äußeren Mantelfläche der jeweiligen Walze bzw. des jeweiligen Walzenbezugs an. Außer zur Reinigung von Walzen werden Schaberklingen in entsprechender Weise auch zur Reinigung und Konditionierung von umlaufenden Bändern, Gurten, Sieben und Filzen verwendet. Aufgrund des hohen Drucks, mit dem die Schaberklinge auf die
Walzenoberfläche drückt, in der Regel beträgt der Anpressdruck 150 N/m (Angabe in Anpresskraft bezogen auf die Länge der Schaberklinge) und mehr, werden hohe Anforderungen an die Verschleißfestigkeit bzw. Abriebbeständigkeit der Schaberklingen gestellt. Da die Geometrie der mit der Walzenoberfläche in Kontakt tretenden Oberfläche einer Schaberklinge nicht mit der erforderlichen Genauigkeit an die Geometrie der beschabten
Walzenoberfläche angepasst werden kann, liegen zu Beginn des Einsatzes einer Schaberklinge stets kleinere Abweichungen in den Geometrien der beiden aufeinanderliegenden Oberflächen vor, die erst im Verlauf eines anfänglichen Einschleifprozesses, dem sogenannten "Einlaufen" der Klinge, ausgeglichen werden. Ein während der hierfür erforderlichen Einlaufzeit produziertes Papier ist häufig von minderwertiger Qualität, so dass von Seiten der Papierhersteller auf möglichst kurze Einlaufzeiten gedrungen wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei herkömmlichen Schaberklingen die durch die Abrasion während des Einlaufens und der späteren Beschabung bedingte Veränderung der Klingengeometrie zu verrundeten bzw. abgeflachten
Klingenkanten mit der Folge einer reduzierten Schabwirkung führt. In den Schriften EP 1 683 915 und DE 10 2010 001 306 derselben Anwenderin wird zur Behebung dieses Problems vorgeschlagen, den Grundkörper einer Schaberklinge mit einer Schicht zu versehen, die eine höhere Abriebbeständigkeit aufweist, als der Grundkörper. Wie in dieser Schrift dargelegt, stellt sich dadurch ein kontinuierliches Nachschleifen der Klinge während des Betriebs ein, das das Verrunden der Klingenkanten vermeidet.
Es hat sich bei Verwendung dieser Klingen jedoch gezeigt, dass sich bei fortgesetztem Verschleiß bisweilen über die Länge der Klinge -das heißt die Querrichtung der beschabten Walze- eine Art Sägezahnprofil ausbildet, wodurch der Kontakt der Klinge zur Walze, und damit die Reinigungswirkung der Klinge bzw. die Abnahme der Papierbahn von der Walze, reduziert wird. Dies führt in weiterer Folge zum Durchlässen von Papier und abgelagertem Schmutz, was in weiterer Folge zu einem vorzeitigen Wechsel der Schaberklinge oder bei Nichtwechsel zu massiven Schäden an der Anlage führt.
Es ist daher eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Schaberklinge vorzuschlagen, die auch bei fortgesetztem Verschleiß ihre Wirkung noch erfüllten kann. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung den Verschließ der Schaberklinge in ihrer Längenrichtung-das heißt die Querrichtung der beschabten Walze- zu vergleichmäßigen, und eine Sägezahnbildung zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren. Diese Aufgaben werden vollständig gelöst durch eine Schaberklinge nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 sowie eine Walzenvorrichtung nach dem Kennzeichen des Anspruchs 14. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Schaberklinge zum Beschaben der Mantelfläche eines rotierbaren Körpers, wobei die Schaberklinge umfasst:
- einen Grundkörper, der eine Stirnfläche zum Kontaktieren der Mantelfläche und an die Längskanten der Stirnfläche angrenzende Seitenflächen aufweist, und
- eine erste Außenlage, die auf einer ersten der beiden Seitenflächen angeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die erste Außenlage ein Gewebe oder Gelege aus Verstärkungsfasern umfasst, das in eine Polymermatrix eingebettet ist, wobei der Winkel zwischen den Verstärkungsfasern und der Stirnfläche 30° oder mehr, insbesondere zwischen 60° und 80° beträgt.
Bei dem rotierbaren Körper kann es sich zum Beispiel um eine Walze, einen Gurte, ein Sieb oder einen Filzen handeln, wie sie insbesondere bei Papier-, Karton- oder Druckmaschinen eingesetzt werden.
Solche Schaberklingen weisen üblicherweise eine Dicke von einigen Millimetern, insbesondere 3mm oder weniger auf.
Die Länge der Klinge richtet sich nach den Abmessungen des zu beschabenden Körpers. Bei einer Walze ist das üblicherweise die achsiale Erstreckung der Walze. Bei modernen Papiermaschinen kann die Länge der Klinge dabei mehr als 10m betragen. Die Breite einer Schaberklinge liegt in der Regel im Bereich zwischen 50mm und 105mm, meist bei 75mm. Es ist aus dem bereits zitierten Stand der Technik bekannt, eine Außenlage mit Verstärkungsfasern zu versehen. Die Verstärkungsfasern sind dabei in Längen und Breitenrichtung der Schaberklinge orientiert. Die ist zum einen dadurch begründet, dass sich so durch geeignete Wahl der Fasern die Steifigkeit der Klinge in Längen- bzw. Breitenrichtung einfach beeinflussen lässt. Zum anderen ist liegt dies auch im Herstellungsprozess der Klingen begründet. Diese werden als quasi endlose, d.h. über 100m lange Rolle hergestellt, welche die Breite der Klinge hat, und von der dann Stücke der benötigen Lägen abgetrennt werden. Verwendet man hierbei ein Gewebe zur Verstärkung, so werden bei dieser Herstellungsart zwangsläufig die beliebig langen Kettfäden in Längenrichtung und die Schussfäden in Breitenrichtung der Klinge orientiert. Eine solche Orientierung der Verstärkungsfasern hat aber den Nachteil, dass sie sehr ungleichmäßig verschleißen. Die Erfinder haben erkannt, dass Fasern, die in Längenrichtung der Klinge orientiert sind, und damit parallel zur Stirnfläche liegen, beim Kontakt mit dem rotierenden Körper in kürzester Zeit zerstört, und auch aus der Polymermatrix bzw. aus der Klinge herausgerissen werden, während die senkrecht dazu orientierten Fasern stehen bleiben. Da diese senkrechten Fasern langsamer verschleißen als die dazwischen liegende Polymermatrix entsteht eine sägezahnartige Struktur an der Stirnfläche.
Zur Vermeidung dieser Sägezahnbildung sind die Verstärkungsfasern bei der vorliegenden Erfindung so eingebettet, dass sie nicht parallel zur Stirnfläche liegen. Ein Winkel zwischen den Verstärkungsfasern und der Stirnfläche von 30° oder mehr hat sich dabei als ausreichend erwiesen. Insbesondere Winkel zwischen 30° und 85°, bevorzugt zwischen 45° und 80° - beispielsweise 60°, haben sich als vorteilhaft erwiesen.
Bei einer solchen ausreichenden Abweichung der Verstärkungsfasern von der Parallele zur Stirnfläche kann das Herauslösen bzw. -reißen der Fasern aus dem Matrixverbund vermieden werden. Der Verschleiß der Klingenspitze erfolgt langsamer und gleichmäßiger. Insbesondere wird die oben beschriebene Sägezahnbildung vermieden. Je nach Anwendung kann es erforderlich sein, dass die Schaberklinge eine zweite Außenlage umfasst, die auf der zweiten Seitenfläche des Grundkörpers angeordnet ist. Während die zweite Außenlage prinzipiell beliebig ausgeführt sein kann, kann auch für diese zweite Außenlage ein analoger Aufbau wie bei der ersten Außenlage vorteilhaft sein, um die Sägezahnbildung zu Vermeiden. Die zweite Außenlage kann deshalb auch ein Gewebe oder Gelege aus Verstärkungsfasern umfassen, das in eine Polymermatrix eingebettet ist, wobei der Winkel zwischen den Verstärkungsfasern und der Stirnfläche mehr als 30°, insbesondere zwischen 30° und 85°, bevorzugt zwischen 45° und 80° - beispielsweise 60° beträgt.
Die Verstärkungsfasern der ersten Außenlage und/oder der zweiten Außenlage können abhängig von der zu erzielenden Wirkung gewählt werden. Es kann sich dabei insbesondere um Glasfasern, Aramidfasern, Mineralfasern, Karbonfaser, oder Kombinationen hiervon handeln. Sind zwei Außenlagen vorgesehen, können diese die gleichen oder unterschiedliche Arten von Fasern aufweisen.
In bevorzugten Ausführungen können die ersten Außenlage und die zweite Außenlage identisch ausgeführt sein.
Häufig wird es wünschenswert oder notwendig sein, in eine oder beide Außenlagen Verstärkungsfasern einzubringen, die unterschiedliche Orientierungen aufweisen. Hierbei ist es vorteilhaft, alle Verstärkungsfasern - oder zumindest nahezu alle Verstärkungsfasern - 30° oder mehr, insbesondere zwischen 30° und 85°, bevorzugt zwischen 45° und 80° gegenüber der Stirnfläche geneigt sind.
Insbesondre kann es vorteilhaft sein, dass die erste Außenlage und/oder die zweite Außenlage erste Verstärkungsfasern und zweite Verstärkungsfasern aufweist, die unterschiedliche Orientierungen haben, wobei die ersten Verstärkungsfasern mit der Stirnfläche einen ersten Winkel zwischen 30° und 80° einschließen, während die zweiten Verstärkungsfasern mit der Stirnfläche einen zweiten Winkeln zwischen - 30° und - 80° einschließen. Die negativen Winkelangaben der zweiten Verstärkungsfasern, die in den Figuren nochmal näher erläutert werden, sollen die Angabe vereinfachen, wie die ersten und zweiten Verstärkungsfasern zueinander angeordnet sind. Ein Winkel von -45° oder - 60° etc. sollen im Rahmen dieser Anmeldung trotzdem als „Winkel zwischen den Verstärkungsfasern und der Stirnfläche von 30° oder mehr" betrachtet werden.
In besonders bevorzugten Ausführungen kann vorgesehen sein, dass der erste Winkel und der zweite Winkel betragsmäßig gleich sind. Bei Geweben stehen Kett- und Schußfäden nahezu senkrecht zueinander. Um hierfür Kett- und Schussfäden das Kriterium der Winkel zur Stirnfläche um der verwendete Gewebestreifen entsprechend schräg aus dem Gewebeband geschnitten werden. Der Vorteil bei der Verwendung von Geweben ist, dass durch die Wahl des Schnittwinkels sehr einfach ein gewünschter Mindestwinkel gegenüber der Stirnfläche erzielt werden kann. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise erreichen, dass die Kettfäden (=erste Verstärkungsfasern) einen Winkel von +45°, die Schussfäden (=zweite Verstärkungsfasern) einen Winkel von -45° aufweisen. Nachteilig an der Verwendung von Geweben ist jedoch, dass auf diese Weise die Länge der Schaberklingen limitiert ist. So lässt sich aus einem beispielsweise 100m langen und 1m breiten Gewebe unter einem Winkel von 45° nur ein Streifen von etwa 1.4m Länge herausschneiden. Für viele Anwendungen werden aber deutlich längere Schaberklingen mit 10m Länge oder mehr benötigt.
Deutlich flexibler ist man bei der Verwendung von Gelegen. Hier müssen Fasern verschiedener Orientierung nicht senkrecht zueinander stehen. Es lassen sich Gelegebahnen mit sehr großer Länge (>100m) und geringer Breite (z.B. 1m, oder 1 ,2m), bei denen die Fasern - beispielsweise Karbonfasern - bereits in der Orientierung liegen, die später in der Schaberklinge gewünscht wird (z.B. +60° und - 60°). Damit ist auf sehr einfache Art auch die Herstellung von sehr langen Schaberklingen gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung möglich. Es kann vorteilhafterweise auch vorgesehen sein, dass die Verstärkungsfasern einer oder beider Außenlagen in mehr als zwei Richtungen orientiert sind. Das kann unter anderem dadurch realisiert sein, dass in einer Außenlage zwei Schichten aus Gewebe bzw. Gelege übereinander angeordnet sind, beispielsweise ein Gelege mit -60°/+60° orientierten Fasern kombiniert mit einem Gelege -45°/+45° orientierten Fasern. Die beiden Gelege können dann aus den gleichen Fasern aufgebaut sein. Es kann aber auch Vorteile bieten, wenn die beiden Gelege aus unterschiedlichen Fasern aufgebaut sind, die dann unterschiedliche Funktionen wahrnehmen können - z.B. ein Gelege zur Erhöhung der Abriebfestigkeit und das andere zur besseren Versteifung der Klinge
In Ausführungen der Erfindung, bei denen die Verstärkungsfasern einer oder beider Außenlagen in mehr als zwei Richtungen orientiert sind kann es im Übrigen durchaus möglich sein, dass einige der Verstärkungsfasern auch einen Winkel von weniger als 30° zur Stirnfläche aufweisen. Dadurch, dass in diesem Fall bereits Verstärkungsfasern in zwei Richtungen mit größerem Winkel in der Schabeklingen vorgesehen sind, weist die Struktur eine ausreichende Verschleißfestigkeit auf, so dass die zusätzlichen Verstärkungsfasern, die z.B. nur 15° oder gar nur 0° gegenüber der Stirnfläche geneigt sind, entweder im Verbund verbleiben, oder im Falle eines Fierauslösens aus der Klinge die übrigen Verstärkungsfasern ein Ausbilden einer Sägezahnstruktur verhindern.
So kann in bevorzugten Ausführungen in einer Außenlage ein Gelege vorgesehen sein, bei dem die ersten und zweiten Verstärkungsfasern Winkel von beispielsweise -30°/+30°, -45°/+45°, -60°/+60° oder -30°/+60° gegenüber der Stirnfläche aufweisen und zusätzlich noch ein Gewebe oder Gelege mit dritten und vierten Verstärkungsfasern, die Winkel von 0°/90° gegenüber der Stirnfläche aufweisen.
Alternativ kann auch ein bi-, tri- oderquadraxiales Gelege (z.B. ein Karbonfasergelege) pro Außenlage eingesetzt werden. Dadurch kann auch mit einem einzelnen textilen Element pro Außenlage eine drei oder vierfache Orientierung der Fasern erreicht werden. Um beispielsweise das anfangs beschriebene kontinuierliche Nachschleifen der Klinge zu gewährleisten kann es vorgesehen sein, dass die erste Außenlage und/oder die zweite Außenlage abriebfester sind, als der Grundkörper.
Um dies zu erreichen kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Grundkörper ein Wirrfaservlies umfasst, das in eine Polymermatrix eingebettet ist. Die Wirrfasern können dabei beispielsweise Fasern aus einem Polymer wie z.B. PET, PES, PP, PE oder Viskose und/oder Naturfasern wie Hanf, Flachs oder Baumwolle umfassen bzw. daraus bestehen.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper ein Schaummaterial umfasst, das in eine Polymermatrix eingebettet ist, wobei das Schaummaterial aus einem Naturschaum oder einem Kunststoffschaum gebildet sein kann.
Der Kunststoffschaum kann dabei aus denselben Materialien bestehen, wie die oben beschriebenen Wirrfasern. Alternativ kann es sich auch um einem PU oder Epoxyschaum handeln.
Als Alternative zum Kunststoffschaum kann auch eine Wabenstruktur („Honeycomb“) verwendet werden.
Die Anteile der einzelnen Bestandteile des Grundkörpers können sich dabei je nach Ausführung signifikant unterscheiden.
So kann der Grundkörper beispielsweise zwischen 0-30vol%, insb. zwischen 8 vol% - 20 vol% an Wirrfasern oder Schaum aufweisen, während der übrige Grundkörper aus Matrixmaterial inklusive Füllstoff besteht.
Alternativ kann der Grundkörper beispielsweise zwischen mindestens 75vol%, insb. Zwischen 75 vol% -90 vol% an Schaum aufweisen, während der übrige Grundkörper aus Matrixmaterial inklusive Füllstoff besteht. Die Polymermatrix der ersten Außenlage und/oder der zweiten Außenlage und/oder des Grundkörpers kann dabei eine Epoxidmatrix oder eine Thermoplastmatrix sein.
Die Polymermatrix der ersten Außenlage und/oder der zweiten Außenlage und/oder des Grundkörpers kann zudem noch Füllstoffe, beispielsweise abrasive Füllstoffe, insbesondere oxidische oder karbidische Hartfüllstoffe aufweisen.
Bei diesen Hartfüllstoffen kann es sich beispielsweise um Silizium bzw. Siliziumcarbid, Bor, Titan, Titandioxid, Zirkon, Quarz, und Bornitrid handeln.
In bevorzugten Ausführungen kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper sowie zumindest eine Außenlage, insbesondere beide Außenlagen, die gleiche Polymermatrix aufweisen. Man gibt hierdurch zwar ein wenig an Gestaltungsfreiheit auf, aber vereinfacht die Fierstellung des Klingenmaterials deutlich. Die Fierstellung des Klingenmaterials kann dann nämlich dadurch erfolgen, dass man die jeweiligen textilen Bestandteile (d.h. Wirrvlies („Non-woven“) oder Schaum für den Grundkörper sowie geeignete Gelege oder Gewebe für die Außenlage(n)) aufeinander anordnet, und diesen gesamten Stapel dann in einem Schritt in die Polymermatrix einbettet. So erspart man sich separate Einbettungen für jede Lage, was den Fierstellungsprozess massiv beschleunigt.
Weiterhin wird eine Walzenvorrichtung für eine Papier-, Karton-, oder Druckmaschine vorgeschlagen, wobei die Walzenvorrichtung eine rotierbare Walze mit einer Mantelfläche, sowie eine Schabervorrichtung zum Beschaben des Walzenmantels umfasst. Dabei ist vorgesehen, dass die Schabervorrichtung eine Schaberklinge gemäß einem der beschriebenen Aspekte umfasst.
Die Schabervorrichtung kann dabei der Reinhaltung der Walzenoberfläche dienen. Alternativ oder zusätzlich kann die Schabervorrichtung auch zur Abnahme der Papier- oder Kartonbahn von der Walzenoberfläche diesen. Derartige Walzenvorrichtungen können beispielsweise in der Trockenpartie einer Papiermaschine eingesetzt sein. In dem Fall kann die rotierbare Walze als Trockenzylinder oder Yankeezylinder ausgeführt sein. Auch beim Beschichten (Coating) oder Bedrucken von Papierbahnen können solche Walzenvorrichtungen vorteilhaft eingesetzt werden. Dabei können die Schaberklingen zum Beispiel überschüssiges Beschichtungsmedium (Pigment, Stärke etc.) oder Druckfarbe von der Walze abnehmen. Diese Beispiele sollen lediglich die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten einer solchen Walzenvorrichtung verdeutlichen. Die Erfindung ist dabei nicht auf diese Anwendungen beschränkt.
In vorteilhaften Ausführungen kann vorgesehen sein, dass die Mantelfläche aus einem Metall oder einer Keramik besteht und eine Rauigkeit zwischen Ra=0.4μm und Ra=1 ,4μm aufweist.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Mantelfläche aus einen Gummi oder Epoxidharz besteht, welches mit oxidischen und/oder karbidischen Hartstoffen gefüllt ist und eine Rauigkeit zwischen Ra=0.05 μm und Ra=2.5 μm insbesondere zwischen Ra=0.06μm und 0.4μm aufweist
Lässt die Schärfe der Schaberspitze im Betrieb nach (die Kontaktkante verrundet), so gelangen Fasern und Partikel des Papierherstellungsprozesses oder des Druckprozesses in den Schaber-Walzenkontakt. Diese werden durch die Gleitbewegung des Schabers auf der Walzenoberfläche in eine Rotationsbewegung versetzt und höhlen den Kern des Schabers aus. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn dass die erste Außenlage und/oder die zweite Außenlage abriebfester sind, als der Grundkörper.
Durch das Aushöhlen verringert sich die Auflagefläche des Schabers, wodurch der Schaberdruck -ausgeübt durch ein geeignetes Schaberhaltersystem- auf die Schaberspitze zunimmt. Die Schaberspitze, speziell die Außenlagen, wird nunmehr schneller verschließen und passt sich mit nun geschärfter Kante wieder an die Walzenoberfläche an. Dieses Einschleifen funktioniert vorzugsweise kombiniert auf harten keramischen oder hartmetallischen Walzenbezügen in einem Ra Bereich von 0,4 bis 1,4μm, oder aber auch auf mit oxidischen/karbidischen Hartstoffen (Silizium,
Bor, Titan, Zirkon, Quarz, und Bornitrid) gefüllten weicheren Gummi oder Epoxidharzbezügen in einem Ra Bereich von 0,05 bis 2,5μm (vorzugsweise 0,06 bis 0,4μm). Mit dem fortschreitenden Einschleifvorgang werden die Kontaktfläche wieder größer und der Anpressdruck wieder gleichmäßig verteilt. Der Hohlraum unter dem weichen Schaberkern schließt sich wieder.
Im Folgenden werden einige Beispiele für Schaberklingen gemäß verschiedenen Aspekte der Erfindung angegeben. Die Erfindung ist dabei nicht auf diese Beispiele beschränkt.
In den Beispielen wird wiederholt eine Porosität als prozentualer Anteil des Grundkörpervolumens angegeben. Diese Porosität, bzw. dieser Porenanteil kann radiometrisch ermittelt werden, beispielsweise mit Hilfe eines Computertomografen. Alternativ können aber auch Schnitte des Grundkörpers gebildet werden, und über die Ermittlung des Anteils der Porenfläche des Schnittes der Anteils des Porenvolumens des Grundkörpers ermittelt werden.
Die Porosität, sowie auch der Faseranteil sind wichtige Parameter des Grundkörpers. Über eine geeignete Einstellung dieser Parameter kann das kontinuierliche Nachschleifen der Schaberklinge optimiert werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Porosität der Kunststoffmatrix zwischen 2% und 15%, insbesondere zwischen 4% und 10% beträgt.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass in den Grundkörper Kunststofffasern, Kunststoffschaum, Honeycomb oder Faservliese eingebettet sind. Hier ist ein Faseranteil (bzw. Schaumanteil etc.) zwischen 0 vol% und 30 vol%, insbesondere zwischen 8 vol% und 20 vol% vorteilhaft. Alternativ kann der Grundkörper beispielsweise zwischen mindestens 75vol%, insb. Zwischen 75 vol% -90 vol% an Schaum aufweisen, während der übrige Grundkörper aus Matrixmaterial inklusive Füllstoff besteht. Eine weitere aussagefähige Kenngröße ist der Wert tan δ. Dieser wird für in Papiermaschinen üblichen Einsatztemperaturen von 30 - 100°C mittels dynamischer 3-Punkt-Biegemessung ermittelt.
Für eine Schaberklinge mit einer ersten Außenlage und/oder einer zweiten Außenlage kann der Wert von tan d vorteilhafterweise im Bereich zwischen 0,01 und 0,2, liegen, insbesondere zwischen 0,03 und 0,12.
Beispiel 1
Schaberklinge mit zwei Außenlagen umfassend je zwei Schichten Fasergewebe oder Fasergelege bestehend aus Glas-, Aramid-, Mineral-, Karbonfaser, oder aus Gemischen der genannten Fasern pro Seite. Der Grundkörper ist hergestellt aus Kunststofffasern, Kunststoffschaum, Floneycomb oder Faservliesen (Glas, Aramid, Mineral, Karbon, Polymerfasern oder Naturfasern) mit einem Faseranteil von 8-30 vol% eingebettet in eine Kunststoffmatrix mit einer Porosität von 2-15% des Grundkörpervolumens.
Beispiel 2
Beispiel 1, zusätzlich in allen Lagen (Außenlagen sowie Grundkörper) abrasive oxidische /karbidische karbidische Hartfüllstoffe (Silizium, Bor, Titan, Zirkon, Quarz und Bornitrid)
Beispiel 3
Wie Beispiel 1 oder Beispiel 2, wobei die beiden Außenlagen eine Schicht +/- 45° Gewebe(-gelege) und eine Schicht +/-60°Gewebe(-gelege) je Außenlage umfassen.
Beispiel 4 Zwei Außenlagen mit je zwei Schichten von +/- 30° bis +/- 80° Fasergewebe oder Fasergelege bestehend aus Glas-, Aramid-, Mineral-, Karbonfaser, oder aus Gemischen der genannten.
Grundkörper mit einem Faseranteil von 8 vol%-30 vol% mit einer Porosität im Bereich von 2 bis 10% des Grundkörpervolumens.
Zusätzlich in allen Lagen (Außenlagen sowie Grundkörper) abrasive oxidische /karbidische Hartfüllstoffe (Silizium, Bor, Titan, Zirkon, Quarz und Bornitrid) Beispiel 5
Zwei Außenlagen mit je zwei Schichten von +/- 30° bis +/- 45° Fasergewebe oder Fasergelege bestehend aus Glas-, Aramid-, Mineral-, Karbonfaser, oder aus Gemischen der genannten.
Grundkörper mit einem Faseranteil von 8-30 vol% mit einer Porosität im Bereich von 2% bis 10% des Grundkörpervolumens.
Zusätzlich in allen Lagen abrasive oxidische /karbidische Hartfüllstoffe (Silizium, Bor, Titan, Quarz, Zirkon und Bornitrid).
Beispiel 6 Zwei Außenlagen mit je zwei Schichten von +/- 46° bis +/- 80° Fasergewebe oder Fasergelege bestehend aus Glas-, Aramid-, Mineral-, Karbonfaser, oder aus Gemischen der genannten.
Grundkörper mit einem Faseranteil von 8-30 vol% mit einer Porosität im Bereich von 2% bis 10% des Grundkörpervolumens. Zusätzlich in allen Lagen abrasive oxidische /karbidische Hartfüllstoffe (Silizium, Bor, Titan, Quarz, Zirkon und Bornitrid).
Beispiel 7
Wie Beispiele 1 bis 6, wobei die beiden Außenlagen aus unterschiedlichen Materialien bestehen. (z.B. eine Schicht +/-45° Karbonfasergewebe(-gelege) und eine Schicht +/- 60° Basaltfasergewebe(-gelege) je Außenlage). Beispiel 8
Zwei Außenlagen umfassend jeweils nur eine Schicht Karbonfasergewebe oder einem bi-, tri- oder quadraxialen Karbonfasergelege pro Außenlage. Beispiel 9
Zwei Außenlagen umfassend jeweils eine Schicht +/- 45° Karbonfasergewebe pro Seite, Grundkörper mit einem Faseranteil von 8-30 vol% mit einer Porosität im Bereich von 2 bis 10% des Grundkörpervolumens . Zusätzlich in allen Lagen abrasive oxidische /karbidische Hartfüllstoffe (Silizium, Bor, Titan, Zirkon, Quarz und Bornitrid).
Beispiel 10
Zwei Außenlagen umfassend jeweils eine Schicht +/- 45° Karbonfasergewebe pro Seite, Grundkörper mit einem Faseranteil von 8-20 vol% mit einer Porosität im Bereich von 2 bis 10% des Grundkörpervolumens Zusätzlich in allen Lagen abrasive oxidische /karbidische Hartfüllstoffe (Silizium, Bor, Titan, Zirkon, Quarz und Bornitrid).
Beispiel 11
Zwei Außenlagen umfassend jeweils eine Schicht +/- 45° Karbonfasergewebe pro Seite, Grundkörper mit einem Faseranteil von 8-20 vol% mit einer Porosität im Bereich von 2 bis 10% des Grundkörpervolumens.
Zusätzlich nur in den Außenlagen abrasive oxidische /karbidische Hartfüllstoffe (Silizium, Bor, Titan, Zirkon, Quarz und Bornitrid).
Beispiel 12 Zwei Außenlagen umfassend jeweils eine Schicht +/- 45° Karbonfasergewebe bzw. ~gelege pro Seite, Grundkörper mit einem Faseranteil von 8-20 vol% mit einer Porosität im Bereich von 2 bis 10% des Grundkörpervolumens. Keine Verwendung von abrasiven oxidischen /karbidischen Hartfüllstoffen. Beispiel 13
Zwei Außenlagen umfassend jeweils eine Schicht +/- 45° Karbonfasergewebe pro Seite, Kompakter Grundkörper mit einem Faseranteil von 8-20 vol% und möglichst geringer Porosität im Bereich von weniger als 4% des Grundkörpervolumens. Zusätzlich in allen Lagen abrasive oxidische /karbidische Hartfüllstoffe (Silizium, Bor, Titan, Zirkon, Quarz und Bornitrid).
Beispiel 14 Ein Grundkörper mit einem tan d von über 0,2, wobei für die gesamte Schaberklinge der Wert für tan d zwischen 0,01 und 0,20 liegt, und wobei insbesondere auch die Porosität im Bereich von 2 bis 10% des Grundkörpervolumen liegen kann. Beispiel 15: Kompakter Grundkörper, der ein Wirrfaservlies umfasst, das in eine Polymermatrix (35) eingebettet ist, mit einem Faseranteil von 8-20 vol%, wobei der Wert für tan d der Schaberklinge zwischen 0,01 und 0,12 liegt, und wobei insbesonder auch die Porosität im Bereich von 2 bis 10% des Grundkörpervolumen liegen kann. Beispiel 16: Grundkörper, der ein geschlossenzelliges Schaummaterial umfasst, das in eine Polymermatrix eingebettet ist, wobei der Grundkörpereinem einen tan d von über 0,2 aufweist, wobei für die gesamte Schaberklinge der Wert für tan d zwischen 0,01 und 0,20 liegt und wobei insbesondere auch die Porosität im Bereich von 2 bis 10% des Grundkörpervolumen liegen kann.
lm Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
Figur 1 zeigt schematisch eine Schaberklinge sowie einen Ausschnitt einer Walzenvorrichtung gemäß einem Aspekt der Erfindung
Figur 2 zeigt einen Ausschnitt einer Schaberklinge gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung
Figur 3 zeigt eine Schabeklinge, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Figur 4 zeigt eine Schaberklinge gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung
Figur 1 zeigt eine Schaberklinge 1 , die an die Mantelfläche 21 eines rotierbaren Körpers 20 angelegt ist. Bei dem rotierbaren Körper 20 kann es sich insbesondere um eine Walze 20 in einer Papier-, Karton-, oder Druckmaschine handeln. Die hier gezeigte Schaberklinge 2 hat dabei einen Grundkörper 2, der eine Stirnfläche 4 zum Kontaktieren der Mantelfläche 21 und an die Längskanten der Stirnfläche angrenzende Seitenflächen 5, 6 aufweist. An der ersten Seitenfläche 5 ist dabei eine erste Außenlagen 11 vorgesehen, und an der zweiten Seitenfläche 6 ist eine zweite Außenlage 12 vorgesehen. In alterativen Ausführungen kann auch lediglich eine Außenlagen, meist die erste Außenlage 11 vorgesehen sein. Je nach Ausführung können ein Grundkörper 2 sowie Außenlagen 11, 12 separat hergestellt werden, und die Außenlagen 11,12 dann an den Seitenflächen 5, 6 des Grundköpers 2 befestigt werden. Alternativ kann die Schaberklinge 1 aber auch in einem Stück hergestellt werden. Grundkörper 2 und Außenlagen 11, 12 unterscheiden sich dann durch ihren unterschiedlichen Aufbau. In diesem Fall bezeichnet der Begriff Seitenflächen 5, 6 die Grenze zwischen dem Grundkörpermaterial 2 und dem Material der Außenlagen 11 , 12. Bei Schaberklingen 1 gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung umfasst zumindest die erste Außenlage 11 ein Gewebe oder Gelege aus Verstärkungsfasern 30 umfasst, das in eine Polymermatrix 35 eingebettet ist, wobei der Winkel zwischen den Verstärkungsfasern 30 und der Stirnfläche 34 30° oder mehr, insbesondere zwischen 45° und 80° beträgt, bevorzugt 60°. Figur 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer Schaberklinge 1 mit einer ersten Verstärkungsfaser 31 und einer zweiten Verstärkungsfaser 32. Die Figur soll im Wesentlichen die Nomenklatur der Winkel erläutern. In aktuellen Ausführungen werden solche Schaberklingen 1 eine Vielzahl von ersten Verstärkungsfasern 31 und zweiten Verstärkungsfasern 32 aufweisen, die in Form eines Gewebes oder Gelegen in der Schaberklinge 1 bzw. in einer Außenlage 11 ,12 vorgesehen sind. In Figur 2 schließen beiden Verstärkungsfasern 30, 31 , 32 mit der Stirnfläche 4 einen Winkel der Größe a ein. Der Wert von a beträgt in Schaberklingen 1 gemäß verschiedener Ausführungen der vorliegenden Erfindung 30° oder mehr. Das negative Vorzeichen a“ gibt dabei an, dass der Winkel der zweiten Verstärkungsfasern 32 im Vergleich mit dem Winkel der ersten Verstärkungsfasern 31 umgekehrt orientiert ist. Diese Art der Winkelnotation erlaubt einen einfacheren und schnelleren Vergleich der Orientierung verschiedener Gruppen von Verstärkungsfasern 30, 31 , 32 zueinander.
Figur 3 zeigt eine Schaberklinge 1 , wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. In der Außenlage 11 , 12 sind erste Verstärkungsfasern 31 vorgesehen, die im Wesentlichen orthogonal zur Stirnfläche 4, und damit zur Mantelfläche 21 stehen, sowie zweite Verstärkungsfasern 32, die im Wesentlichen parallel zur Stirnfläche 4 bzw. Mantelfläche liegen. Diese Verstärkungsfasern 30, 31 , 32 sind dabei in einer Polymermatrix 35 eingebettet. Ist die Schaberklinge 1 so weit verschlissen, dass eine der zweiten Verstärkungsfasern 32 mit der rotierenden Mantelfläche 21 in Kontakt steht, so wird dieser Faser 32 in kürzester Zeit aus der Schaberklinge 1 herausgerissen. Üblicherweise können so auch kleine Teile der Polymermatrix 35 herausbrechen. Die orthogonalen ersten Verstärkungsfasern 31 bleiben jedoch in der Schaberklinge 1 und ragen dann mit ihren Spitzen unten aus der Klinge 1 bzw. der Außenlage 11 ,12 heraus. Es entsteht das in der Figur 3 als gestrichelte Linie angedeutete Sägehahnprofil 40. Bis diese herausragenden Spitzen der ersten Verstärkungsfasern 31 durch vergleichsweise langsamen Verschleiß abgetragen sind, berührt die Schaberklinge 1 die rotierende Mantelfläche 21 nicht durchgängig, wodurch ihre Wirkung deutlich beeinträchtigt ist. ln Figur 4 ist demgegenüber eine Schaberklinge 1 gemäß einer Ausführung dieser Erfindung gezeigt. In der Außenlagen 11,12, insbesondere der ersten Außenlagen sind auch hier erste Verstärkungsfasern 31 sowie zweite Verstärkungsfasern 31 in einer Polymermatrix 35 vorgesehen. Die Verstärkungsfasern 30, 31,32 können als Gewebe oder Gelege eingebracht sein. Erste 31 und zweite Verstärkungsfasern 32 können, wie im Stand der Technik, senkrecht zueinander angeordnet sein, sie können aber auch andere Winkel zueinander einnehmen. Wesentlich ist, dass die Verstärkungsfasern 30, 31 , 32 nicht parallel zu der Stirnfläche 4 bzw. der Mantelfläche 21 angeordnet sind. Die Verstärkungsfasern weisen demgegenüber einen Winkel von 30° und mehr auf. Bei dem Beispiel der Figur 4 sind die Verstärkungsfasern 31,32 exemplarisch mit +45°/- 45° angeordnet. Beim Kontakt mit der rotierenden Mantelfläche können diese Verstärkungsfasern 30, 31 , 32, nun nicht mehr aus der Klinge herausgerissen werden, sondern bleiben fest mit der Struktur der Schaberklinge 1 bzw. der Außenlage 11, 12 verbunden. Die Ausbildung eines Sägezahns 40 wird vermieden und die Schaberklinge 1 liegt über ihre gesamte Längenrichtung L kontinuierlich an der Mantelfläche 21 an.
Bezugszeichenliste
1 Schaberklinge
2 Grundkörper 4 Stirnfläche
5 Seitenfläche
6 Seitenfläche
11 erste Außenlage
12 zweite Außenlage 20 rotierbarer Körper
21 Mantelfläche
30 Verstärkungsfasern
31 erste Verstärkungsfasern
32 zweite Verstärkungsfasern 35 Polymermatrix
40 Sägezahn
L Längenrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Schaberklinge (1 ) zum Beschaben der Mantelfläche (21 ) eines rotierbaren Körpers (20), wobei die Schaberklinge (1) umfasst:
- einen Grundkörper (2), der eine Stirnfläche (4) zum Kontaktieren der Mantelfläche (21) und an die Längskanten der Stirnfläche (4) angrenzende Seitenflächen (5, 6) aufweist, und
- eine erste Außenlage (11 ), die auf einer ersten (5) der beiden Seitenflächen (5, 6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Außenlage (11 ) ein Gewebe oder Gelege aus Verstärkungsfasern (30, 31 , 32) umfasst, das in eine Polymermatrix (35) eingebettet ist, wobei der Winkel zwischen den Verstärkungsfasern (30, 31, 32) und der Stirnfläche (4) 30° oder mehr, insbesondere von 45° bis 80° beträgt, bevorzugt 60°.
2. Schaberklinge (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaberklinge (1) eine zweite Außenlage (33) umfasst, die auf der zweiten Seitenfläche (6) des Grundkörpers (2) angeordnet ist, und die zweite Außenlage (33) ein Gewebe oder Gelege aus Verstärkungsfasern (30, 31 , 32) umfasst, das in eine Polymermatrix (35) eingebettet ist, wobei der Winkel zwischen den Verstärkungsfasern (30, 31 , 32) und der Stirnfläche 30° oder mehr, insbesondere 45° bis 80° beträgt, bevorzugt 60°.
3. Schaberklinge (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern (30, 31 , 32) der ersten Außenlage (32) und/oder der zweiten Außenlage (33) als Glasfasern, Aramidfasern, Mineralfasern, Karbonfaser, oder Kombinationen davon ausgeführt sind.
4. Schaberklinge (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die erste Außenlage (11 ) und/oder die zweite Außenlage (12) erste Verstärkungsfasern (31) und zweite Verstärkungsfasern (32) aufweist, die unterschiedliche Orientierungen haben, wobei die ersten Verstärkungsfasern (31) mit der Stirnfläche (4) einen ersten Winkel zwischen 30° und 80° einschließen, während die zweiten Verstärkungsfasern (32) mit der Stirnfläche einen zweiten Winkeln zwischen - 30° und - 80° einschließen.
5. Schaberklinge (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Winkel und der zweite Winkel betragsmäßig gleich sind.
6. Schaberklinge (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Außenlage (11 ) und/oder der zweiten Außenlage (12) jeweils ein Gelege mit ersten Verstärkungsfasern (31) und zweiten Verstärkungsfasern (32) vorgesehen ist, welche einen Winkel von 30° bis 85° zur Stirnfläche (4) aufweisen, insbesondere - 30°/+30°, -45°/+45°, -60°/+60° oder -30°/+60° und dass zusätzlich noch ein Gewebe oder Gelege mit dritten und vierten Verstärkungsfasern (30) vorgesehen ist, wobei die dritten und vierten Verstärkungsfasern (30) Winkel von 0°/90° gegenüber der Stirnfläche (4) aufweisen.
7. Schaberklinge (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern (30, 31 , 32) der ersten Außenlagen (11) aus dem gleichen Material, bzw. den gleichen Materialien sind, wie die Verstärkungsfasern (30, 31 , 32) der zweiten Außenlage (12).
8. Schaberklinge (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) ein Wirrfaservlies umfasst, das in eine Polymermatrix (35) eingebettet ist, wobei die Wirrfasern insbesondere Fasern aus einem Polymer wie z.B. PET, PES, PP, PE oder Viskose und/oder Naturfasern wie Hanf, Flachs oder Baumwolle umfasst bzw. daraus besteht.
9. Schaberklinge (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) ein Schaummaterial umfasst, das in eine Polymermatrix (35) eingebettet ist, wobei das Schaummaterial aus einem Naturschaum oder einem Kunststoffschaum, insbesondere einem PU oder Epoxyschaum gebildet sein kann.
10. Schaberklinge (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität der Polymermatrix (35) des Grundkörpers (2) zwischen 2% und 15% beträgt, während der ein Faseranteil (bzw. Schaumanteil) weniger als 30 vol% oder zwischen 75 vol% und 90 vol% beträgt.
11. Schaberklinge (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass kann der Wert von tan δ der Schaberklinge (1 ) im Bereich zwischen 0,01 und 0,2, insbesondere zwischen 0,03 und 0,12 liegt.
12. Schaberklinge (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymermatrix (35) der ersten Außenlage (11) und/oder der zweiten Außenlage (12) und/oder des Grundkörpers (2) abrasive Füllstoffe, insbesondere oxidische oder karbidische Hartfüllstoffe aufweist.
13. Schaberklinge (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) sowie zumindest eine Außenlage (11, 12) insbesondere beide Außenlagen (11, 12) die gleiche Polymermatrix (35) aufweisen.
14. Walzenvorrichtung für eine Papier-, Karton-, oder Druckmaschine, wobei die Walzenvorrichtung einer rotierbare Walze (20) mit einer Mantelfläche (21), sowie eine Schabervorrichtung zum Beschaben des Walzenmantels (21) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Schabervorrichtung eine Schaberklinge (1) nach einem der vorherigen Ansprüche umfasst.
15. Walzenvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche (21) aus einem Metall oder einer Keramik besteht und eine Rauigkeit zwischen Ra=0.4μm und Ra=1.4μm aufweist, oder die Mantelfläche (21) aus einen Gummi oder Epoxidharz besteht, welches mit oxidischen und/oder karbidischen Hartstoffen gefüllt ist und eine Rauigkeit zwischen Ra=0.05 μm und Ra=2.5μm insbesondere zwischen Ra=0.06μm und 0.4μm aufweist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4549933A (en) 1983-07-05 1985-10-29 Thermo Electron Corporation Doctor blade with non-homogeneous stiffness properties
FI80097B (fi) * 1988-04-28 1989-12-29 Valmet Paper Machinery Inc Vals i presspartiet av en pappersmaskin och foerfarande foer framstaellning av denna.
US6565712B2 (en) * 2001-05-17 2003-05-20 Lingol Corporation Composite
DE20216016U1 (de) * 2002-10-18 2004-03-04 Rk Siebdrucktechnik Gmbh Rakel, insbesondere für den Siebdruck
DE102005002640A1 (de) 2005-01-20 2006-07-27 Voith Paper Patent Gmbh Schabereinrichtung
FI20095698A (fi) 2009-06-18 2010-12-19 Exel Composites Oyj Kaavinterämateriaali
DE102010001306A1 (de) 2010-01-28 2011-08-18 Voith Patent GmbH, 89522 Schaberklinge
DE102012205221A1 (de) * 2012-03-30 2013-10-02 Voith Patent Gmbh Walzenbezug
FI12167U1 (fi) 2017-06-29 2018-09-14 Valmet Technologies Oy Hoitava kaavinterä kuiturainakonetta varten

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