KR20060123304A - Edge-provided tool and method for the manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
소위 "닥터블레이드 (doctor blade)" 라고 하는 스크레이퍼 (scraper) 또는 클리닝 블레이드 (cleaning blade) 가 제지산업 및 펄프산업에서 다양한 목적으로 널리 사용되고 있으나, 대부분의 경우에 이들은 로터리 롤러의 표면에서 원자재 또는 찌꺼기를 청소하거나 제거하는 기능을 갖는다. 이러한 닥터블레이드는 실린더 표면을 스크레이핑 (scraping) 하여 단단하고 건조한 실린더로부터 제지 웨브 (web) 를 분리시키는 등의 목적으로 사용된다.Scrapers or cleaning blades, so-called "doctor blades", are widely used in the paper and pulp industry for a variety of purposes, but in most cases they are used to remove raw materials or debris from the surface of rotary rollers. Has the function of cleaning or removing. This doctor blade is used for the purpose of scraping the cylinder surface to separate the paper web from the hard and dry cylinder.
제지 펄프에는 이산화규소, 큰 입자 (great particles) 및 종이 섬유 등의 닥터블레이드를 마모시키는 충전제가 포함되어있으며, 마모는 날 (edge) 을 따라서 상당히 고르게 일어나고, 이러한 날의 마모율은 부식률보다 더 크다. 또한, 닥터블레이드는 사용수명이 매우 짧은 소모품으로 인식되고 있으며, 대게 그 사용수명은 채 하루도 되지 못한다. 많은 경우에, 약 5시간의 사용 후에 즉시 교체되어야 한다. 보통 닥터블레이드는 재연마되지 않고, 소모 후에는 폐기된다.Paper pulp contains fillers for abrasion of doctor blades such as silicon dioxide, great particles and paper fibers, and wear occurs fairly evenly along the edges, and the wear rate of these blades is greater than the corrosion rate. . In addition, Dr. Blade is recognized as a consumable with a very short lifespan, which is usually less than one day. In many cases, they should be replaced immediately after about 5 hours of use. Usually the doctor blade is not regrind and discarded after consumption.
닥터블레이드의 용도에 대한 여러 제지 공장의 다양한 원칙들이 있지만, 일반적으로 닥터블레이드는 날의 형성을 위해 처음에 길들이기 마모 (wear-in) 가 된 다. 닥터블레이드가 형성되면, 그 마모는 비교적 고르다. 적절한 "현장" 연마 ("in-situ"-grinding-in) 는 제조된 종이의 품질에 영향을 주는 것으로 여겨진다. 만일 닥터블레이드가 종이 생산과정의 후반부에 사용되면, 닥터블레이드가 종이의 질과 표면 구조에 영향을 미치게 되므로, 이는 매우 중요한 인자로 볼 수 있다. 닥터블레이드의 길이는 약 1 ~ 10 m 로 다양할 수 있다.Although there are various principles of paper mills for the use of doctor blades, doctor blades are generally wear-in at first to form blades. Once the doctor blade is formed, its wear is relatively even. Proper "in-situ" -grinding-in is believed to affect the quality of the paper produced. If doctorblade is used later in the paper production process, it is a very important factor because doctorblade affects the quality and surface structure of the paper. The doctor blade may vary in length from about 1 to 10 m.
따라서, 닥터블레이드는 광범위한 마모에 노출되어 있기 때문에, 사용수명을 늘리기 위하여 블레이드가 실린더와 접촉하는 부분에 내마모제를 첨가하는 등의 다양한 기술이 사용된다. 블레이드의 상면 또는 날 표면을 강화하는 예로서, 현재 블레이드의 마모를 줄이기 위한 실제적인 해결책으로 세라믹 경질코팅이 사용되고 있다. 대게 경화 및 풀림된 탄소강으로 제조된 닥터블레이드에 이러한 세라믹 코팅이 형성되며, 이 세라믹 코팅은 플라즈마 용사 (spraying) 또는 플라즈마 증착 (depositing) 등의 열 용사에 의해 형성될 수 있다.Therefore, since the doctor blade is exposed to a wide range of wear, various techniques are used, such as adding an antiwear agent to the portion where the blade contacts the cylinder to increase the service life. As an example of reinforcing the top or blade surface of a blade, ceramic hard coating is currently used as a practical solution to reduce the wear of the blade. Such ceramic coatings are usually formed on doctor blades made of hardened and annealed carbon steel, which can be formed by thermal spraying, such as plasma spraying or plasma deposition.
닥터블레이드 형의 클리닝 또는 스크레이퍼 블레이드에 이러한 내마모성 코팅을 형성하는 기술의 예는 GB-1-978 988, GB-A-1 289 609 및 BG-A-2 130 924에서 찾을 수 있다. 이들 공지기술 전체의 목적은 로터리 실린더의 표면과 접촉하는 블레이드의 부분에 내마모성 코팅을 제공하는 것이다. Examples of techniques for forming such wear resistant coatings on doctor blade type cleaning or scraper blades can be found in GB-1-978 988, GB-A-1 289 609 and BG-A-2 130 924. The purpose of all of these known arts is to provide a wear resistant coating on the portion of the blade in contact with the surface of the rotary cylinder.
공지기술에 의하면, 날이 제공된 공구의 특성, 사용수명을 개선하여 종이의 질에 영향을 주기 위해, 여러 방법 중에서 HVOF ("고속 산소연료") 에 의한 열(온) 용사방법이 사용된다. 이 방법에서는 약 1000 ℃에서 첨가제의 소결 및 소위 확산 결합이 이루어진다. 이러한 코팅방법의 문제점으로는 균열, 기공(pores), 약한 결합력, 부착문제 등이 있다. 현재 용사재료로는 Al2O3 등의 세라믹이 사용되고 있다.According to the known art, in order to affect the quality of paper by improving the characteristics and service life of a tool provided with a blade, a thermal (hot) thermal spraying method by HVOF ("high-speed oxygen fuel") is used among various methods. In this method, the additive is sintered and so-called diffusion bonds at about 1000 ° C. Problems of this coating method include cracks, pores, weak bonding, adhesion problems, and the like. Current spray material Al 2 O 3 Ceramics, such as this, are used.
이러한 상황을 감안한 본 발명의 목적은 지금까지 알려진 공구들보다 향상된 부착성을 갖는 코팅이 제공된 닥터블레이드 등의 날이 제공된 공구를 제공하는 것이다. 동시에, 그렇지 않은 경우 발생할 수 있는 공구의 변형이 최소화되어야 하며, 완성된 종이 제품의 희망하는 미세한 고르기의 요구 및 긁힌 자국의 부재의 실현이 가능하여야 한다. 나아가, 표면처리시에 기재에 대한 에너지의 공급 또는 열의 영향이 가능한 한 최소화되어야 한다.The object of the present invention in view of such a situation is to provide a tool provided with a blade such as a doctor blade provided with a coating having improved adhesion than those known to date. At the same time, the deformation of the tool, which can otherwise occur, should be minimized, and the realization of the desired fine evenness of the finished paper product and the absence of scratches should be possible. Furthermore, the influence of the supply of energy or heat to the substrate during the surface treatment should be minimized as much as possible.
본 발명의 추가적인 목적은 긴 사용수명을 가지며 종이 제조시에 있어서 긁힌 자국 및 기타 결함이 없이 매끈하고 미세한 표면을 가지는 종이를 제공하는 기본적으로 닥터블레이드형의 스크레이퍼 및/또는 클리닝 블레이드를 제공하는 것이다. It is a further object of the present invention to provide basically a doctorblade-type scraper and / or cleaning blade which provides a paper with a long service life and a smooth and fine surface without scratches and other defects in the manufacture of the paper.
이러한 목적 및 추가적인 목적은 독립항에 기재된 특징을 갖는 공구의 제공에 의하여 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시형태는 종속항에 기재되어 있다.This and further objects are achieved by the provision of a tool having the features described in the independent claims. Preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims.
본 발명은 첨부된 도면을 참고하여 더 상세히 설명될 것이다.The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 종이 생산중 종이 펄프의 제거를 위하여 롤러에 직접 연결되어 사용되는 닥터블레이드의 사시도이다.1 is a perspective view of a doctor blade used directly connected to a roller for the removal of paper pulp during paper production.
도 2 는 본 발명에 따른 날이 처리된 닥터블레이드의 설명도이다.2 is an explanatory view of a doctor blade treated with a blade according to the present invention.
도 3 은 본 발명에 따른 코팅된 닥터블레이드 날을 측면에서 본 설명도이다.Figure 3 is an explanatory view of the coated doctor blade blade according to the present invention from the side.
도 4 는 본 발명에 따른 레이저 함침된 닥터블레이드 날을 측면에서 본 설명도이다.Figure 4 is an explanatory view of the laser-impregnated doctor blade blade according to the present invention from the side.
도 5 는 본 발명에 따른 닥터블레이드의 레이저 코팅을 보여주는 설명도이다.5 is an explanatory view showing a laser coating of the doctor blade according to the present invention.
따라서, 본 발명은 날이 구비된 공구 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 규정하면, 본 발명은 소위 "닥터블레이드"라 불리며 와이핑(wiping), 스크레이퍼 및/또는 클리닝 공구로서, 제지 제조 등에 스크래치 및 기타 결함이 없는 매끈하고 미세한 제지 제품을 얻기 위해 사용되는 종류의 공구에 관한 것이다. 본 발명에는 보통 코터 블레이드 (coater blade) 라 불리는 공구뿐만 아니라, 일반적인 칼을 지칭하는 공구들까지도 포함되어 있다. 그러나, 본 발명의 설명을 용이하게 하고자, 본 발명의 대상은 이하에서 "닥터블레이드"로 칭할 것이며, 그 개념에는 기타 다른 명칭들이 포함되어있다.Accordingly, the present invention relates to a tool with a blade and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention is a so-called "doctor blade" and is a type of wiping, scraper and / or cleaning tool used to obtain smooth and fine paper products free from scratches and other defects in paper making, etc. Relates to the tool. In the present invention, not only a tool commonly referred to as a coater blade, but also tools referring to a general knife are included. However, to facilitate the description of the present invention, the subject of the present invention will be hereinafter referred to as "doctor blade", and the concept includes other names.
따라서, 도 1 에 닥터블레이드 (1) 가 나타나있으며, 이 닥터블레이드 (1) 는 롤러 (2) 에 접촉하여, 예컨데 롤러 (2) 로부터 펄프를 제거하게 된다. 본 발명에 따라 레이저 기술로 재료의 날부분을 코팅할 수 있는 것으로 알려진 선호되는 재료의 예로써, 최소 450 HV 이상의 경도를 가지는 등급의 강이 선택되었다. 이러한 강의 예로는 (중량 %로) 0.8 ~ 1.2 % 의 C, 바람직하게는 약 1 %의 C, 0.20 ~ 0.35 %의 Si, 0.35~0.50 %의 Mn, 최대 0.02 %의 P, 최대 0.01 %의 S, 잔여분으로서의 철 및 주기율표상의 기타 첨가 원소가 0.5 % 이하인 조성을 갖는 탄소강이 있다.Thus, the doctor blade 1 is shown in FIG. 1, which is in contact with the
도 2 및 도 3 에는 강대 (steel strip) (3) 가 도시되어있으며, 이러한 강대 (3) 의 날에는 본 발명에 따라 레이저 기술로 코팅 (4) 이 형성되어있다. 이로 인해, 내마모성이 상당히 증가한다. 코팅은, 예컨데 산화알루미늄, 스텔라이트 (예컨데 스텔라이트 12) 로 구성된다. 이러한 레이저 기술은 그 자체로 당업자에게 잘 알려져 있으며 도 5 에 도시되어있다. 레이저 코팅에 있어서, 본 발명의 특징인 강 기재에 대한 원자 결합 (야금학적 결합이라고도 함) 이 얻어지고, 이는 도 3 에 도시되어있다.In Figures 2 and 3 a
도 4 는 닥터블레이드의 단면을 보여주며, 이 닥터블레이드는 본 발명에 따라 TiC 등으로 코팅되어 있다. 레이저 함침기술 (laser impregnation technique) 은 특허 WO 99/56906 에 개시되어 있다. "5" 는 강대를 나타내며, "6" 은 레이저 기술에 의한 함침을 나타낸다. 또한 이 도면에서 강 기재에 대한 입자/탄화물의 침투가 탄화물이 시각화되어 있으며, 따라서 둘 사이의 경계가 상당히 제거되어 있다. 코팅은 도 2 및 도 3 에 제시된 것과 같이, 예컨데 산화알루미늄 또는 스텔라이트로 이루어져 있고, 함침은 적당한 탄화물 및/또는 질화물로 이루어진다.4 shows a cross section of the doctor blade, which is coated with TiC or the like according to the present invention. Laser impregnation technique is disclosed in patent WO 99/56906. "5" represents the steel band and "6" represents the impregnation by laser technology. Also in this figure the penetration of particles / carbide into the steel substrate has been visualized for the carbides, so that the boundary between the two is significantly removed. The coating consists of, for example, aluminum oxide or stellite, as shown in FIGS. 2 and 3, and the impregnation consists of suitable carbides and / or nitrides.
도 5 에 따르면, 대 (strip) 모양의 닥터블레이드에 형성된 날 부분의 표면강화부는 다음과 같은 방법으로 제공되는데, 즉 분말 재료 (7) 에 의해 제공된 코 팅이 레이저 기술에 의해 닥터블레이드의 모재에 분말이 융접되도록 열 공급을 받아 날에 제공되었으며, 이로 인해 원자 및 야금학적 결합이 형성된다. 열 공급은 레이저 건 (8) 에 의해 이루어지고, 코팅 (9) 은 기재 위에 제공된다. 유동성 분말 (7) 로 공급되는 재료는 산화알루미늄 등의 내화물로 적절하게 구성된다. 대안으로, 스텔라이트 등의 재료가 사용될 수도 있다. 닥터블레이드에 제공된 코팅 (9) 과 관련하여 중요한 점은, 재료가 급랭될 수 있으며, 이로인해 희망하는 미세조직이 얻어진다는 것이다. 이 미세조직의 특징은 인성 및 경도에 있는데, 더 구체적으로 850 ~ 1300 HV 에 상응하는 경도값을 나타낸다. 이렇게 해서, 동시에 표면층에서 높은 베어링 강도가 얻어지고, 동시에 저 마찰 요건 및 희망하는 내 부식성이 충족된다.According to Fig. 5, the surface strengthening portion of the blade portion formed in the strip-shaped doctor blade is provided in the following manner, that is, the coating provided by the
전술한 바와 같이, 코팅은 기본적으로 산화알루미늄 또는 스텔라이트로 구성될 수 있다. 그러나, 코팅은 또한 금속산화물, 금속규산염, 금속탄화물, 금속붕소화물, 금속질화물 및 이들의 혼합물을 포함하거나 이들로 구성될 수 있다. 특별히 선호되는 세라믹 재료는 산화알루미늄, 산화크롬, 산화지르코늄, 탄화텅스텐, 탄화크롬, 탄화지르코늄, 탄화탄탈륨, 탄화티타늄, 질화티타늄, 탄화니오븀, 붕소화물 중에서 선택된다.As mentioned above, the coating may consist essentially of aluminum oxide or stellite. However, the coating may also comprise or consist of metal oxides, metal silicates, metal carbides, metal borides, metal nitrides and mixtures thereof. Particularly preferred ceramic materials are selected from aluminum oxide, chromium oxide, zirconium oxide, tungsten carbide, chromium carbide, zirconium carbide, tantalum carbide, titanium carbide, titanium nitride, niobium carbide, and borides.
전술한 바와 같이, 레이저 함침은 TiC, NbC 및 TiN 등의 탄화물 및 질화물이 레이저 처리 동안에 모재의 표면에 첨가됨으로써 일어난다. 입자는 높은 기체압력하에 분사되어 첨가되고, 동시에 레이저 빔이 그 재료의 표면층을 국부적으로 용해시키며, 이로 인해 내마모성 입자가 기재 내부로 침투할 수 있게 된다. 나 아가, 레이저 코팅은 여러 번 실시될 수 있으며, 이러한 경우 다중 층이 얻어진다. 그 후 강대는 매우 강한 내마모성 표면을 가지게 된다.As mentioned above, laser impregnation occurs by the addition of carbides and nitrides such as TiC, NbC and TiN to the surface of the base material during laser treatment. The particles are sprayed and added under high gas pressure, and at the same time the laser beam locally dissolves the surface layer of the material, thereby allowing the wear resistant particles to penetrate into the substrate. Furthermore, laser coating can be carried out several times, in which case multiple layers are obtained. The strip then has a very strong wear resistant surface.
강대의 두께는 제지 산업에서 사용되는 닥터블레이드의 일반적인 두께이며, 0.2 ~ 3 mm 가, 0.305 ~ 1.27 mm 가 적당하다. 코팅 또는 함침의 두께는 강대 두께의 5 ~ 15 % 가 적당할 수 있다.The thickness of the steel strip is the general thickness of the doctor blade used in the paper industry, with 0.2 to 3 mm and 0.305 to 1.27 mm being suitable. The thickness of the coating or impregnation may be 5 to 15% of the strip thickness.
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