KR100445894B1 - 코팅 블레이드 - Google Patents

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Abstract

동시에 회전하는 롤(9)에 의해 지지된 이동하는 페이퍼 웹(7)상에 코팅 혼합물을 제어된 상태로 도포하여 평탄화하기 위한 코팅 블레이드(5)는 페이퍼 웹(7)과 결합되며 블레이드의 수명을 연장시키도록 내마모성 연마용 코팅 또는 퇴적물(15)이 제공된 제 1 가장자리 부분 및 제 2 가장자리 부분들 사이에서 제 1 방향으로 연장되는 강으로 된 스트립(13)을 포함하며, 상기 퇴적물(15)과 강으로 된 스트립(13) 사이에, 상기 퇴적물(15)보다 더 높은 내마모성을 갖는 중간층(17)이 배치된다.

Description

코팅 블레이드{COATING BLADE}
이동하는 페이퍼 웹을 코팅하는 종래의 방법에서는, 통상 페이퍼 웹의 양쪽 가장자리의 여유 부분이 코팅되지 않고 남겨진다. 이 결과로, 페이퍼 웹의 양쪽 측면의 경계선을 따라 제공된 코팅 재료는, 코팅부의 경계선들을 따라 물 흡수의 정도가 더 높기 때문에 상기 경계선들 중간의 코팅 재료보다 더 빠르게 건조되는 상황이 된다. 이와 같이 코팅 재료가 더 빠르게 건조됨에 의한 실제적인 단점은 코팅 경계선들 주위의 코팅 블레이드가 더 빠르게 마모되는 한편, 블레이드의 중간 부분은 더 느리게 마모된다는 것이다. 페이퍼 품질에 손상을 주거나 또는 코팅 과정을 방해하지 않도록 코팅 과정에서 덜 중요한 가장자리에서의 마모는 묵인될 수 있기 때문에, 이들 국부적인 영역에서의 블레이드의 더 빠른 마모에 의해 블레이드를 빈번하게 교체해야 한다. 이러한 국부적인 마모가 너무 심하게 되면, 너무 많은 건조한 코팅 재료가 상기 경계 영역들에서 블레이드 아래로 통과되어,스케일링(scaling)에 의해, 코팅된 페이퍼에 손상을 주거나 또는 롤들의 국부적인 마모에 의해 하류측 롤들에 손상을 주게 된다. 스케일링은 상기 경계선들에서의 두꺼운 건조 코팅부가 페이퍼에서 떨어질 수 있다는 사실에 의해 발생된다.
페이퍼 웹과 결합되는 가장자리를 따라 퇴적된 세라믹이 제공된 코팅 블레이드를 사용하면 통상적으로 강으로 된 비코팅된 블레이드에 비해 블레이드의 수명이 증가하지만, 가장자리 영역에서의 마모 강도가 높기 때문에, 블레이드의 대부분이 아직 쓸만하더라도 블레이드는 교체될 수 밖에 없다.
이러한 코팅 블레이드의 국부적인 마모의 문제를 해결하기 위한 시도가 이루어지고 있다. PCT 특허 출원 WO95/17264호에서는 가장자리에 윤활제를 도포하는 방법이 개시되어 있다. 상기 제시된 해결책은 잘 실행되고 있지만 설비를 필요로 하고 작동상의 감시 및 정비를 필요로 한다.
본 발명은 동시에 회전하는 롤에 의해 지지된 이동하는 페이퍼 웹상에 코팅 혼합물을 제어된 상태로 도포하여 평탄화하기 위한 코팅 블레이드에 관한 것이다. 통상적으로, 상기 블레이드는 강으로 된 스트립을 포함하며, 그의 일 가장자리에 블레이드의 수명을 연장시키기 위한 내마모성 코팅 또는 퇴적물이 제공된다.
도 1은 코팅 장치의 상세한 평면도,
도 2a 및 2b는 도 1의 A-A 및 B-B의 단면도,
도 3은 단면 A(경계선 또는 코팅 한계선) 및 B에서의 마모율 차를 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예의 단면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예의 단면도, 및
도 6은 본 발명에 따라 설계된 코팅 블레이드의 단면 A 및 B에서의 다른 마모율을 나타낸 도 3에 대응하는 그래프이다.
본 발명의 목적은 이동하는 페이퍼 웹상에 코팅 혼합물을 도포하기 위한 새로운 코팅 블레이드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 강으로 된 스트립 및 블레이드의 수명을 연장시키도록 스트립상에 제공된 내마모성 코팅을 포함하는 코팅 블레이드를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 코팅된 페이퍼의 고품질을 유지하며, 블레이드의 수명을 연장시킬 수 있는 샌드위치 설계로 된 코팅 블레이드를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고품질을 얻도록 페이퍼상의 코팅에서 양호한 평탄화를 유지한 채로 블레이드의 수명을 연장시키도록 내마모성 재료가 제공된 코팅 블레이드를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고품질 코팅을 위한 평탄화 작동을 필요로 하지 않고 중간층으로서 고 내마모성 재료를 포함하는 샌드위치 설계로 된 코팅 블레이드를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기한 목적들을 달성하기 위해, 본 발명에서는 동시에 회전하는 롤에 의해 지지된 이동하는 페이퍼 웹상에 코팅 혼합물을 제어된 상태로 도포하여 평탄화하기 위한 코팅 블레이드가 제공된다. 상기 코팅 블레이드는, 그것의 수직의 일 가장자리 부분이 페이퍼 웹(7)과 결합되어 있고, 블레이드의 수명을 연장시키도록 내마모성 연마용 퇴적물이 제공된 강으로 된 스트립을 포함한다. 상기 코팅 블레이드는 퇴적물(15)과 강으로 된 스트립(13) 사이에, 상기 퇴적물보다 더 높은 내마모성을 갖는 중간층이 제공됨을 특징으로 한다.
상기 중간층은 금속 탄화물, 붕화물, 질화물 및 그들의 혼합물중에서 선택된 재료로 구성된다. 통상의 방식에서, 상기 금속 탄화물은 금속 매트릭스에 혼입될 수 있다.
상기 중간층은 약 50 내지 150μm 범위내의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
상기 중간층은 금속 및 탄화물의 내열성 합금으로 구성되어 상기 퇴적물보다 2내지 6배 높은 내마모성을 갖는 것이 바람직하다.
상기 중간층은 탄화 크롬 및 Cr-Ni로 구성됨이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 블레이드의 내마모성 퇴적물은 금속 산화물 등의 세라믹으로 구성됨이 바람직하다. 바람직한 산화물은 산화 알루미늄이고, 필요시에 산화 지르코늄 등의 다량의 다른 금속 산화물과 함께 산화 알루미늄으로 구성된다. 이 량은 전체 혼합물을 기준으로 약 3 내지 40 중량% 범위에서 변화할 수 있다.
상기 내마모성 퇴적물은 약 0.1 내지 1.0mm, 바람직하게는 0.2 내지 0.5mm의 두께, 및 상기 강으로 된 스트립의 평면에서 상기 제 1 방향에 대해 수직한 제 2 방향으로 약 4 내지 12mm의 폭을 갖는다. 중간층은 상기 제 2 방향으로 내마모성 퇴적물의 폭을 초과하지 않는 폭을 갖는다.
이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 종래 설계의 코팅 장치의 일부를 나타낸 종래의 블레이드 코팅 기술을 설명한 단면도이다. 블레이드 홀더(3)는 이동하는 페이퍼 웹(7)과 결합되어 있는 코팅 블레이드(5)를 지지하며, 이동 방향은 화살표로 나타내고 있다. 페이퍼 웹(7)은 그 웹(7)과 동시에 회전하는 지지 롤(9)에 의해 지지된다.
코팅 블레이드(5)의 상류에서 도시되지 않은 도포기에 의해 코팅 재료가 웹으로 공급되며, 블레이드 접촉 영역으로 진입될 때 상기 코팅 재료는 페이퍼 웹(7)상에 균일하게 분포되며, 여분의 량은 도시되지 않은 방식으로 제거된다. 코팅 재료는 화살표(b)로 나타낸 폭에 걸쳐 페이퍼 웹에 도포된다. 따라서, 페이퍼 웹은 화살표(a)로 나타낸 바와 같이 그의 전체 폭에 걸쳐 코팅되는 것이 아니고, 상기 페이퍼 웹(7)의 가장자리를 따라 코팅되지 않은 영역(c)이 남게된다. 코팅 작업 종료후에, 최종 페이퍼는 (e)로 나타낸 폐기 부분을 제거하도록 그의 가장자리를 따라 잘라내진다.
도 1의 단면 A-A 및 B-B를 나타낸 도 2a 및 2b에서, 블레이드의 중간 부분과 가장자리 부분 사이의 마모율의 차이가 나타난다. 웹에 도포된 코팅 재료의 경계선 주위의 블레이드의 영역이 도 2a에 도시된 바와 같이 마모율이 더 크게 된다는 사실로부터, 블레이드는 도 2b에 도시된 블레이드의 중간 부분의 마모가 매우 작더라도, 통상 전체 두께의 약 5 내지 20% 정도만 마모되더라도 교체되어야 한다. 이는 블레이드가 도 1에 나타낸 부분(A)만이 과도하게 마모되고, 부분(B)은 아직 사용할만 하더라도 교체하여야 함을 의미한다.
도 3은 시간에 대한 블레이드 선단에서의 두께의 마모 정도를 퍼센트로 나타낸 그래프이다. 세로 좌표는 세라믹과 강의 전체 두께를 100%로 나타내며, 가로 좌표는 마모되는 시간을 나타낸다. 곡선(A)은 도 1의 부분(A)의 마모에 대응하는 한편, 곡선(B)은 블레이드의 중간 부분(B)의 마모를 반영하고 있다. 그래프의 곡선(A)으로부터, 강으로 된 스트립으로 연장되는 마모 시간(ts)이 비교적 짧게 되고 강으로 된 스트립에 도달한 후에는 마모가 급격하게 증가함을 알 수 있다.
도 4 및 5는 본 발명에 따른 블레이드 실시예들의 단면도들이다. 도 4의 블레이드는 이동하는 페이퍼 웹과 대향하는 가장자리를 따라 경사진 강으로 된 스트립(13)을 포함한다. 상기 경사면을 따라 중간층(17)이 플라즈마 스프레이, HVOF(고속 산소 연료)- 스프레이, 또는 다른 적절한 퇴적 기술에 의해 도포되며, 이 중간층은 텅스텐 탄화코발트 또는 크롬 탄화니켈 크롬으로 구성됨이 바람직하다. 이 중간층은 약 75 내지 96% 범위내의 탄화물 함량을 갖는 것이 바람직하다.
중간층(17)의 상부에, 세라믹 퇴적물(15)이 플라즈마 스프레이, HVOF-스프레이 등에 의해 도포되며, 상기 퇴적물(15)은 강으로 된 스트립(13)의 표면을 따라 중간층(17) 넘어로 연장한다. 세라믹 퇴적물(15)은 통상 금속 산화물 또는 산화 알루미늄, 필요시에 산화 지르코늄과 산화 알루미늄의 혼합물, 등으로 된 금속 산화물들의 혼합물로 구성된다.
도 5는 본 발명에 따른 코팅 블레이드의 다른 실시예를 나타낸다. 이 실시예에서, 중간층(17)은 세라믹 퇴적물(15)과 강제 스트립(13) 사이의 공간으로 더 뒤쪽으로 연장한다. 도 5의 실시예에서, 중간층(17)은 세라믹 퇴적물(15)과 사실상 동일 공간에 걸쳐 있다.
도 3에 대응하는 그래프가 도 6에 도시된다. 도 6에서도, 세로 좌표는 도 4및 5의 블레이드 부분의 전체 두께를 100%로 나타낸다. 이 경우에, 중간층(17)이 더 높은 내마모성을 갖게 되며, 강제 스트립에 도달하기 까지의 마모 시간(ts)이 훨씬 더 길어지며 따라서 블레이드는 교체되기 전까지 그에 대응하여 더 길게 작동될 수 있다.
본 발명에서는 고품질의 코팅을 유지하면서 코팅 블레이드의 수명을 훨씬 연장시킬 수 있다. 본 발명에서 개시된 샌드위치 설계는 상기한 실시예들로 제한되는 것이 아니고 중간층이 내마모성 퇴적물보다 더 높은 내마모성을 가질 것을 요구할 뿐이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구의 범위에 의해서만 제한된다.

Claims (14)

  1. 블레이드의 수명을 연장시키기 위해서 내마모성 연마용 코팅 또는 퇴적물(15)이 제공되어 있는 강으로 된 스트립(13)을 포함하고, 상기 강으로 된 스트립 (13)의 수직의 일 가장자리 부분이 페이퍼 웹(7)과 결합되어 있으며, 동시에 회전하는 롤(9)에 의해 지지된 이동하는 페이퍼 웹(7)상에 코팅 혼합물을 제어된 상태로 도포하여 평탄화하기 위한 코팅 블레이드(5)에 있어서,
    상기 퇴적물(15)과 강으로 된 스트립(13) 사이에, 상기 퇴적물(15)보다 더 높은 내마모성을 갖는 중간층(17)이 배치되는 것을 특징으로 하는 코팅 블레이드.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 중간층(17)이 금속 탄화물, 붕화물, 질화물 및 그들의 혼합물중에서 선택된 재료를 포함하고, 금속 탄화물은 필요시에 금속 매트릭스에 혼입되는 것을 특징으로 하는 코팅 블레이드.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 중간층(17)은 블레이드 선단에서 약 50 내지 150μm 범위내의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 코팅 블레이드.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 중간층(17)이 금속 및 탄화물의 내열성 합금으로 된 것을 특징으로 하는 코팅 블레이드.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 중간층(17)은 상기 퇴적물보다 2내지 6배 높은 내마모성을 갖는 재료로 구성됨을 특징으로 하는 코팅 블레이드.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 중간층(17)은 탄화 크롬 및 Cr-Ni로 구성됨을 특징으로 하는 코팅 블레이드.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 퇴적물(15)은 금속 산화물로 구성됨을 특징으로 하는 코팅 블레이드.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 퇴적물(15)은 산화 알루미늄으로 구성됨을 특징으로하는 코팅 블레이드.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 퇴적물(15)은 다량의 다른 금속 산화물과 함께 산화 알루미늄으로 구성됨을 특징으로 하는 코팅 블레이드.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 다른 금속 산화물이 산화 지르코늄임을 특징으로 하는 코팅 블레이드.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 퇴적물(15)은 약 0.1 내지 1.0mm, 바람직하게는 0.2 내지 0.5mm의 두께, 및 상기 강으로 된 스트립의 평면에서 상기 제 1 방향에 대해 수직한 제 2 방향으로 약 4 내지 12mm의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 코팅 블레이드.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 중간층(17)은 약 50 내지 150μm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 코팅 블레이드.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 강으로 된 스트립은 약 0.3 내지 0.6mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 코팅 블레이드.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 중간층(17)은 상기 제 2 방향으로 상기 퇴적물의 폭을 초과하지 않는 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 코팅 블레이드.
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