CH661951A5 - SCRATCH FOR CONTROLLED APPLICATION AND SMOOTHING OF A COATING MEASURE ON A CONTINUOUSLY MOVING PAPER. - Google Patents

SCRATCH FOR CONTROLLED APPLICATION AND SMOOTHING OF A COATING MEASURE ON A CONTINUOUSLY MOVING PAPER. Download PDF

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CH661951A5
CH661951A5 CH5519/83A CH551983A CH661951A5 CH 661951 A5 CH661951 A5 CH 661951A5 CH 5519/83 A CH5519/83 A CH 5519/83A CH 551983 A CH551983 A CH 551983A CH 661951 A5 CH661951 A5 CH 661951A5
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CH5519/83A
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Hans Ivar Wallsten
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Inventing Ab
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    • D21H5/0065Regulating the amount or the distribution, e.g. smoothing, of essentially fluent material already applied to the paper; Recirculating excess coating material applied to paper with blades

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Description

Die Erfindung betrifft eine Rakel zum gesteuerten Auftragen und Glätten einer Streichmasse auf einer sich kontinuierlich bewegenden Papierbahn, bestehend aus einer dünnen, flexiblen Stahlklinge in einer Stärke bis zu 0,5 mm mit einer Schrägfläche, womit sie im Einlaufbereich der Papierbahn mit der die Streichmasse tragenden Seite dieser Papierbahn in Kontakt bringbar ist. The invention relates to a doctor blade for controlled application and smoothing of a coating slip on a continuously moving paper web, consisting of a thin, flexible steel blade with a thickness of up to 0.5 mm with an inclined surface, with which it is in the inlet area of the paper web with the coating slip Side of this paper web can be brought into contact.

Entwicklungen in der Papierbeschichtungs-Technologie führen zu Beschichtungsanlagen mit ständig ansteigenden Leistungen. Es gibt heutzutage Anlagen mit Durchlaufgeschwindigkeiten der Papierbahn von bis zu 1500 m/min und darüber, wobei die Breite der Papierbahn oftmals 8 m und mehr beträgt. Derartige Anlagen verlangen eine hohe Genauigkeit der Rakel, insbesondere da die Menge der aufgetragenen Streichmasse gewöhnlich nicht mehr als 5 bis 25 g/m2 Papierfläche beträgt. Wichtig ist dabei, dass die Schicht der Streichmasse unbedingt gleichmässig sein muss. Developments in paper coating technology lead to coating systems with continuously increasing performance. Nowadays, there are systems with throughput speeds of the paper web of up to 1500 m / min and above, the width of the paper web often being 8 m and more. Such systems require high doctor blade accuracy, particularly since the amount of coating applied is usually not more than 5 to 25 g / m 2 of paper area. It is important that the layer of the coating slip must be uniform.

Das Beschichtungsresultat wird in starkem Masse durch die Länge der Rakel-Schrägfläche in Laufrichtung der Papierbahn bezüglich der auf die flexible Rakel ausgeübten Druckkraft beeinflusst. Der ausgeübte Flächendruck, d.h. der Druck pro Flächeneinheit, der über die Schrägfläche auf die Papieroberfläche ausgeübt wird, der spezifische Oberflächendruck, hat entscheidende Bedeutung für die auf der Papierbahn verbleibende Menge an Streichmasse. Es besteht daher ein spezielles Verhältnis zwischen der Ausdehnung der Schrägfläche und den Elastizitätseigenschaften der Rakel. Um Veränderungen in der Ausdehnung der Schrägfläche infolge Verschleisses während des Beschichtens zu verhindern, werden die Rakel heutzutage normalerweise vorgeschliffen, um ein Ausmass der Schrägfläche und einen Winkel derselben zu schaffen, welche den während des Beschich-tungsverfahrens selbst herrschenden tatsächlichen Bedingungen möglichst genau entsprechen. Wichtig ist auch, dass die Flexibilität der Rakel auf die herrschende Gegenkraft eingestellt wird, so dass die Rakel sich auf jegliche Unebenheit in der Papierbahn einstellt und auch den Durchlauf von Fehlern, wie Klumpen oder dickeren Knollen, in der Papierbahn erlaubt. The coating result is influenced to a large extent by the length of the doctor blade inclined surface in the running direction of the paper web with respect to the compressive force exerted on the flexible doctor blade. The surface pressure exerted, i.e. the pressure per unit area that is exerted on the paper surface via the inclined surface, the specific surface pressure, is of decisive importance for the amount of coating slip remaining on the paper web. There is therefore a special relationship between the expansion of the inclined surface and the elastic properties of the squeegee. Nowadays, in order to prevent changes in the expansion of the inclined surface due to wear during the coating process, the doctor blades are normally pre-ground in order to create a dimension and an angle of the inclined surface which correspond as closely as possible to the actual conditions prevailing during the coating process. It is also important that the flexibility of the squeegee is adjusted to the prevailing counterforce, so that the squeegee adjusts to any unevenness in the paper web and also allows errors such as lumps or thicker bulbs to pass through the paper web.

Herkömmliche Rakel liefern ein gutes Beschichtungsresultat, haben jedoch den Nachteil, dass sie schnell und ungleichmässig verschleissen und daher ausgetauscht werden müssen, nachdem nur ein geringer Teil des Rakelmaterials verschlissen ist. Der Grund dafür liegt darin, dass aus praktischen Gründen die Rakel, welche im allgemeinen mit einer Seite der beschichteten Papierbahn und einer die andere Seite derselben abstützenden, gummibekleideten Stützwalze zusammenwirkt, breiter ist als die Papierbahn. Des weiteren werden gewöhnlich zur Beschichtung von Papier Pigmentdispersionen von Ton oder Lehm in Wasser verwendet, was bedeutet, dass die Streichmasse und auch die Papierbahn selbst eine extrem hohe Schleifwirkung auf die Kante der Rakel ausüben. Daher sind die ausserhalb der Papierbahn während des Beschichtungsverfahrens mit der gummibekleideten Stützwalze in Berührung befindlichen Teile der Rakel nur einem vernachlässigbaren Verschleiss unterworfen. Dies bedeutet, dass die Rakelkante, welche ursprünglich geradlinig verläuft, längs der Abschnitte, an denen die Papierbahn entlangläuft, verschleisst und etwa konkav ausgehöhlt wird, so dass nach einiger Zeit die Beschichtung der Papierbahn ungleichmässig wird. In der Praxis müssen daher herkömmliche Rakel nach einer Betriebszeit von nur einigen Stunden ausgetauscht werden. Dies ist kostenaufwendig, und zwar nicht nur im Hinblick auf die Materialkosten, sondern auch, weil sich dadurch kostenaufwendige Ausfallzeiten und anschliessende neue Einlaufzeiten ergeben. Conventional doctor blades provide a good coating result, but have the disadvantage that they wear out quickly and unevenly and therefore have to be replaced after only a small part of the doctor blade material is worn out. The reason for this is that, for practical reasons, the doctor blade, which generally cooperates with one side of the coated paper web and a rubber-coated support roller supporting the other side thereof, is wider than the paper web. Furthermore, pigment dispersions of clay or clay in water are usually used for coating paper, which means that the coating slip and also the paper web itself exert an extremely high abrasive effect on the edge of the squeegee. Therefore, the parts of the doctor blade that are in contact outside the paper web during the coating process with the rubber-coated support roller are only subjected to negligible wear. This means that the squeegee edge, which originally runs in a straight line, is worn along the sections along which the paper web runs, and is concavely hollowed out, so that after some time the coating of the paper web becomes uneven. In practice, therefore, conventional doctor blades have to be replaced after an operating time of only a few hours. This is expensive, not only in terms of material costs, but also because it results in costly downtimes and subsequent new running times.

Es wurde bereits viel Mühe verwandt, um die Lebensdauer herkömmlicher Rakel zu verlängern, und die Eigenschaften herkömmlicher Rakel wurden durch geeignete Wahl A lot of effort has already been put into extending the life of conventional squeegees, and the properties of conventional squeegees have been made by appropriate choice

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

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der Stahlzusammensetzung und weitere Behandlungen, wie beispielsweise Tempern, verbessert. the steel composition and other treatments such as tempering.

Man könnte die Lebensdauer einer solchen Rakel auch dadurch verlängern, dass man ein Klingenmaterial verwendet, welches an sich verschleissfester ist als der herkömmliche Federstahl. Zu diesem Zweck geeignete Werkstoffe, wie beispielsweise Hartmetalle und Metallkeramiken, sind jedoch nicht immer ausreichend flexibel. Sie sind ausserdem äusserst brüchig und könnten daher infolge der normalerweise von Zeit zu Zeit in einem Klingenmaterial auftretenden Spannungen leicht brechen. One could also extend the lifespan of such a doctor blade by using a blade material which is inherently more wear-resistant than the conventional spring steel. Suitable materials, such as hard metals and metal ceramics, are not always sufficiently flexible for this purpose. They are also extremely fragile and could easily break due to the stresses that normally occur in a blade material from time to time.

Auf anderen technischen Gebieten als der vorbeschriebenen Beschichtung wurden bereits Versuche unternommen, um die Verschleissprobleme zu lösen, indem auf dem verwendeten Trägermaterial Stücke oder Streifen aus verschleissfeste-rem Material angebracht wurden. Die Verwendung von Hart-chromplattierungen oder anderen Plattierungen wurde ebenfalls in Betracht gezogen, um an sich weichem Trägermaterial eine bessere Verschleissoberfläche zu geben. Ausgedehnte Versuche zur Lösung des hier vorliegenden Verschleisspro-blems auf gleiche Weise waren bei dünnen Rakeln erfolglos. Diese bekannten Lösungen erwiesen sich in technischer Hinsicht bei dem verwendeten dünnen Klingenmaterial als schwierig, und es wurde auch festgestellt, dass die ursprünglichen Eigenschaften des dünnen Klingenmaterials, wie die Flexibilität des Materials, welche für gute Beschichtungsre-sultate erforderlich sind, beträchtlich verschlechtert wurden. Bei solchen Rakeln ist es nämlich wichtig, dass sie nicht nur eine längere Lebensdauer haben, sondern auch ein unbedingt zufriedenstellendes Beschichtungsresultat ergeben. In technical fields other than the coating described above, attempts have already been made to solve the wear problems by attaching pieces or strips of wear-resistant material to the carrier material used. The use of hard chrome plating or other plating has also been considered in order to give a soft wear material a better wear surface. Extensive attempts to solve the wear problem here in the same way were unsuccessful with thin doctor blades. These known solutions have been technically difficult with the thin blade material used, and it has also been found that the original properties of the thin blade material, such as the flexibility of the material, which are required for good coating results, have deteriorated considerably. With such squeegees, it is important that they not only have a longer service life, but also give an absolutely satisfactory coating result.

Überraschenderweise wurde nunmehr festgestellt, dass eine Rakel herstellbar ist, welches die vorgenannten Anforderungen erfüllt. Surprisingly, it has now been found that a doctor blade can be produced that meets the aforementioned requirements.

Gekennzeichnet ist eine Rakel der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch, dass der Auflaufbereich der Stahlklinge für die Papierbahn und zumindest ein Teil der Schrägfläche im Anschluss an diesen Bereich in Laufrichtung der Papierbahn sowie ein Teil der Auflaufseite der Klinge, welche sich in den Auflaufbereich öffnet, mit einem dünnen Überzug versehen sind, welcher eine höhere Verschleissfestig-keit als die Stahlklinge aufweist und aus keramischem Material, Metalloxiden oder Metallkarbiden besteht. A squeegee of the type mentioned at the outset is characterized in that the run-up area of the steel blade for the paper web and at least part of the inclined surface following this area in the running direction of the paper web and part of the run-up side of the blade, which opens into the run-up area, also are provided with a thin coating, which has a higher wear resistance than the steel blade and consists of ceramic material, metal oxides or metal carbides.

Gemäss einer zweckmässigen Ausbildung der Erfindung besteht der Überzug aus schrittweise auf jeder Flächenseite der Klinge aus mehreren übereinanderliegenden Teilschichten aus dem verschleissfesten Material. According to an expedient embodiment of the invention, the coating consists of a number of superimposed partial layers of the wear-resistant material on each surface side of the blade.

Die erfindungsgemässe Rakel besitzt selbst mit dem verschleissfesten Überzug im wesentlichen die gleiche Flexibilität wie die ursprüngliche unbeschichtete Stahlklinge, Even with the wear-resistant coating, the doctor blade according to the invention has essentially the same flexibility as the original uncoated steel blade,

wodurch ein perfektes zufriedenstellendes Beschichtungsresultat garantiert wird. Der vorgeschlagene schrittweise Aufbau des sehr dünnen Überzuges gewährleistet eine gute Flexibilität und ein Minimum in Brüchigkeit in der Überzugsschicht selbst. Das hierzu angewandte «Metallspritzverfahren» ist als Thermal-Spritzverfahren zu verstehen, bei welchem ein geschmolzenes Überzugsmaterial auf die zu beschichtende Oberfläche gespritzt wird. In dem vorliegenden Fall sind Plasma- oder Flammspritzverfahren geeignet. Beim Plasma-Spritzverfahren, welches in vielen Fällen vorzuziehen ist, wird ein Gas durch einen Lichtbogen derart intensiv erhitzt, dass es Plasmazustand annimmt. In diesem Plasmazustand wird das Gas aus einer Düse in einem Strahl verspritzt, welchem das für den Überzug verwendete Material in Pulverform durch ein Trägergas zugeführt wird. Das Pulver schmilzt dabei sofort und wird durch den Strahl in geschmolzenem Zustand auf die zu beschichtende Oberfläche geschleudert. Um Hitzeschäden auf der äusserst dünnen Stahlklinge, welche beschichtet werden soll, zu verhindern, which guarantees a perfect, satisfactory coating result. The proposed gradual build-up of the very thin coating ensures good flexibility and a minimum of brittleness in the coating layer itself. The “metal spraying method” used here is to be understood as a thermal spraying method in which a molten coating material is sprayed onto the surface to be coated. In the present case, plasma or flame spraying methods are suitable. In the plasma spraying process, which is preferable in many cases, an arc heats a gas so intensively that it assumes a plasma state. In this plasma state, the gas is sprayed from a nozzle in a jet, to which the material used for the coating is supplied in powder form by a carrier gas. The powder melts immediately and is thrown by the jet in the molten state onto the surface to be coated. To prevent heat damage on the extremely thin steel blade that is to be coated,

wird der an sich sehr dünne Überzug stufenweise aufgebaut. the very thin coating is gradually built up.

Nach einer weiteren Besonderheit der Erfindung weist die gesamte Schrägfläche der Klinge diesen Überzug auf. In diesem Fall kann der Überzug entweder auf einer vorgeschliffenen Schrägfläche der Klinge angeordnet werden, oder die Schrägfläche kann während des Arbeitsganges hergestellt werden. According to a further special feature of the invention, the entire inclined surface of the blade has this coating. In this case, the cover can either be placed on a pre-ground bevel of the blade, or the bevel can be made during the operation.

Für ein Beschichtungsresultat extrem hoher Qualität wird zweckmässigerweise erfindungsgemäss als verschleissfestes Material zur Herstellung des Überzuges Aluminiumoxid mit eventuell einem geringen Zusatz an Titanoxid verwendet. For a coating result of extremely high quality, aluminum oxide with possibly a small addition of titanium oxide is expediently used according to the invention as the wear-resistant material for producing the coating.

Zur Erzielung eines Überzuges mit höchster Qualität bezüglich der Gleichförmigkeit der Bahnbeschichtung, wird der Klingenüberzug vor und/oder innerhalb des Auftaufbereiches und möglicherweise auch in der anschliessenden Schrägfiäche durch eine abgeschrägte oder konvexe Oberfläche gebildet. Dies bedeutet, dass der Klingenüberzug in diesen Bereichen eine gekrümmte Form ohne scharfe Kanten erhalten kann, was zweckmässigerweise durch stufenweises Nachschleifen des Überzuges erreicht wird. In order to achieve a coating of the highest quality with regard to the uniformity of the web coating, the blade coating is formed in front of and / or within the thawing area and possibly also in the subsequent inclined surface by a beveled or convex surface. This means that the blade cover can have a curved shape in these areas without sharp edges, which is expediently achieved by gradually regrinding the cover.

Die Vorteile der Erfindung sind offenkundig. Der relativ dünne haltbare Überzug auf nur einem kleinen Teil der Rakel ermöglicht es, dass die Rakel die erforderliche Flexibilität und weitere ursprüngliche Eigenschaften behält. Dadurch, dass der Überzug äusserst dünn ist, wird die Gefahr von Rissen auf ein Mindestmass herabgesetzt. Dadurch kann zusammen mit der bereits genannten Tatsache, dass die Rakel die gleiche Flexibilität wie eine herkömmliche Rakel hat, die erfindungsgemässe Rakel direkt in herkömmlichen Rakelhaltern in bereits vorhandenen Papierbeschichtungsmaschinen verwendet werden. The advantages of the invention are obvious. The relatively thin, durable coating on only a small portion of the squeegee allows the squeegee to retain the required flexibility and other original features. Because the coating is extremely thin, the risk of cracks is reduced to a minimum. As a result, together with the fact that the doctor blade has the same flexibility as a conventional doctor blade, the doctor blade according to the invention can be used directly in conventional doctor blade holders in already existing paper coating machines.

Weitere Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen, wovon zeigen: Further features and special features of the invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings, of which:

Figur 1 eine Profilansicht im Schnitt von einer ersten Ausführungsform, FIG. 1 shows a sectional profile view of a first embodiment,

Figur 2 eine gleiche Ansicht einer Abwandlung hiervon, Figuren 3 bis 7 gleiche Ansichten einer anderen Ausführungsform und Abwandlungen hiervon sowie Figure 2 is a same view of a modification thereof, Figures 3 to 7 the same views of another embodiment and modifications thereof and

Figur 8 eine gleiche Ansicht einer weiteren Ausführungsform. Figure 8 is a same view of another embodiment.

Die in den Figuren dargestellten Rakeln sind für den Einsatz bei der Beschichtung von durchlaufenden Papierbahnen bestimmt. Bei derartigen Beschichtungsverfahren wird die Papierbahn zweckmässigerweise derart geführt, dass sie eine in Laufrichtung der Papierbahn umlaufende, gummibekleidete Stützwalze teilweise umrundet. Mittels einer teilweise in einen Sumpf der Streichmasse eintauchenden, sich drehenden Auftragswalze wird auf eine Seite der Papierbahn die Streichmasse im Überfluss aufgetragen, und eine in einem Rakelhalter herkömmlicher Ausbildung sitzende erfindungsgemässe Rakel wird mit geeignetem einstellbaren Druck gegen die auf diese Weise beschichtete Oberfläche der Bahn gepresst, um die aufgetragene Schicht aus Streichmasse zu glätten. Eine geeignete Einstellung des Kontaktdruckes und des Kontaktwinkels der Rakel gegenüber der Papierbahn ermöglicht eine sehr genaue Bestimmung der auf der Papierbahn zurückbleibenden Menge an Streichmasse in der gleichen Weise wie mit anderen Rakeln. The doctor blades shown in the figures are intended for use in the coating of continuous paper webs. In such coating processes, the paper web is expediently guided in such a way that it partially encircles a rubber-coated support roller that runs in the direction of travel of the paper web. By means of a rotating applicator roller partially immersed in a sump of the coating slip, the coating slip is applied in excess on one side of the paper web, and a doctor blade according to the invention seated in a doctor blade holder of conventional design is pressed against the surface of the web coated in this way with a suitable adjustable pressure to smooth the applied layer of coating slip. A suitable adjustment of the contact pressure and the contact angle of the doctor blade relative to the paper web enables a very precise determination of the amount of coating slip remaining on the paper web in the same way as with other doctor blades.

Die in Fig. 1 dargestellte Rakel besitzt ein Oberteil 1. Die in diesem Fall parallelen, einander gegenüberliegenden Seiten der Rakel tragen das Bezugszeichen 2 bzw. 3 und die Schrägfläche das Bezugszeichen 4. Der Verlauf der Schrägfläche 4 ist in den Figuren durch eine strichpunktierte Linie 8 dargestellt und enthält ausserdem einen durch eine dicke durchgehende Linie angegebenen Teil des Auflaufbereiches 9 einer Seite einer in Richtung des Pfeiles 6 durchlaufenden Papierbahn 7. Die andere Seite der Papierbahn liegt zweck5 The doctor blade shown in FIG. 1 has an upper part 1. The sides of the doctor blade which are parallel and opposite one another in this case bear the reference symbol 2 or 3 and the inclined surface has the reference symbol 4. The course of the inclined surface 4 is in the figures by a dash-dotted line 8 and also contains a part of the run-up area 9, indicated by a thick solid line, on one side of a paper web 7 running in the direction of arrow 6. The other side of the paper web lies for the purpose5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

bO bO

b5 b5

661 951 661 951

4 4th

mässigerweise an einer nicht dargestellten Stützwalze an, welche sich in Richtung des Pfeiles 6 dreht. Der der Papierbahn 7 zugewandte Teil der glatten Rakelseite 2 ist mit einem dünnen Überzug 5 aus verschleissfesterem Material als das Klingenmaterial 1 überzogen. Die Zusammensetzung und der Aufbau dieses Überzuges 5 wird nachstehend im einzelnen erläutert. Die Schrägfläche der Rakel 1 soll mit der Papierbahn über eine Streichmassenschicht zwischen der Bahn und der Schrägfläche, welche aus Gründen der Einfachheit nicht dargestellt wurde, zusammenwirken. Der Überzug 5 ist daher auf der glatten Fläche 2 der Rakel 1 angeordnet, welche zuerst auf die Papierbahn trifft und der Walze gegenüberliegt. Die glatte Fläche 2 wird nachstehend auch als Auflaufseite der Rakel, gesehen in Laufrichtung 6 der Papierbahn 7, bezeichnet, und der Überzug 5 ist in einem Überzugsbereich 5a, dessen Breite längs der Auflaufseite 2 vorzugsweise höchstens 20 mm beträgt, angeordnet. Die gesamte Schrägfläche umfasst daher den vom Überzug 5 gebildeten Schrägflächenteil 4a und die Schrägfläche 4. Das Schrägflächenteil 4a befindet sich daher in der gleichen Ebene wie die Schrägfläche moderately on a support roller, not shown, which rotates in the direction of arrow 6. The part of the smooth doctor blade side 2 facing the paper web 7 is coated with a thin coating 5 made of more wear-resistant material than the blade material 1. The composition and structure of this coating 5 is explained in detail below. The inclined surface of the doctor blade 1 is intended to interact with the paper web via a coating slip layer between the web and the inclined surface, which has not been shown for reasons of simplicity. The coating 5 is therefore arranged on the smooth surface 2 of the doctor blade 1, which first hits the paper web and is opposite the roller. The smooth surface 2 is also referred to below as the run-up side of the doctor blade, viewed in the running direction 6 of the paper web 7, and the coating 5 is arranged in a coating area 5a, the width of which along the run-up side 2 is preferably at most 20 mm. The entire inclined surface therefore includes the inclined surface part 4a formed by the covering 5 and the inclined surface 4. The inclined surface part 4a is therefore in the same plane as the inclined surface

4 und umfasst den Auflaufbereich 9 und die Schrägflächen-spitze 5b. 5c bezeichnet die ebene Fläche des Überzuges 5 nahe dem Auflaufbereich 9. 4 and includes the ramp area 9 and the inclined surface tip 5b. 5c denotes the flat surface of the coating 5 near the run-up area 9.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführung der in Fig. 1 dargestellten Rakel, bei welcher der Überzug 5 vor und/oder innerhalb des Auflaufbereiches 9 in geeigneter Weise abgerundet ist. Dieses Abrunden kann beispielsweise durch geeignetes Nachschleifen des Überzuges erreicht werden. Fig. 2 shows a modified embodiment of the doctor blade shown in Fig. 1, in which the coating 5 is rounded in front of and / or within the run-up area 9 in a suitable manner. This rounding can be achieved, for example, by suitable regrinding of the coating.

Den in den Figuren 3 bis 7 dargestellten Ausführungen der Erfindung ist gemeinsam, dass die gesamte Schrägfläche der Rakel aus dem verschleissfesten Überzug besteht bzw. diesen verschleissfesten Überzug aufweist. The embodiments of the invention shown in FIGS. 3 to 7 have in common that the entire inclined surface of the doctor blade consists of the wear-resistant coating or has this wear-resistant coating.

Dabei zeigt Fig. 3 eine sogenannte Schlepprakel 1, deren Auflaufbereich 9 und die gesamte anschliessende Schrägfläche 4 aus dem verschleissfesten Überzug 5 bestehen. 3 shows a so-called drag doctor 1, the run-up area 9 and the entire adjoining inclined surface 4 of which are made of the wear-resistant coating 5.

Fig. 4 zeigt eine Variante der in Fig. 3 dargestellten Rakel, wobei der Auflaufbereich 9 und die anschliessende Schrägfläche 4 in einem winklig geschliffenen Abschnitt des Überzuges FIG. 4 shows a variant of the doctor blade shown in FIG. 3, the run-up area 9 and the adjoining inclined surface 4 in an angularly ground section of the coating

5 liegen. Der Übergang im Überzug von der Auflaufseite zum Auflaufbereich 9 kann vorzugsweise abgerundet werden. 5 lie. The transition in the coating from the run-up side to the run-up area 9 can preferably be rounded off.

In den Figuren 5, 6 und 7 ist der verschleissfeste Überzug 5 an der Auflaufseite 2 der Rakel auf einem abgeschrägten Abschnitt 10 des Trägermaterials angeordnet. In FIGS. 5, 6 and 7, the wear-resistant coating 5 is arranged on the run-up side 2 of the doctor blade on a beveled section 10 of the carrier material.

Bei der Ausführung gemäss Fig. 6 hat die glatte Fläche 5c des Überzuges 5 vor dem Übergang in den Auflaufbereich 9 eine konvexe Form durch Nachschleifen des Überzuges erhalten. In the embodiment according to FIG. 6, the smooth surface 5c of the coating 5 has been given a convex shape by regrinding the coating before the transition into the run-up area 9.

Bei der Ausführung gemäss Fig. 7 hat die insgesamt aus dem Überzug 5 gebildete Schrägfläche 4 im wesentlichen abgerundete Form durch stufenweises Schleifen erhalten. Im Rahmen der Erfindung kann daher die Schrägfläche 4 nachgeschliffen werden, um eine für irgendwelche speziellen Zwecke geeignete Oberfläche zu erhalten. In the embodiment according to FIG. 7, the inclined surface 4 formed overall from the coating 5 has been given a substantially rounded shape by stepwise grinding. In the context of the invention, the inclined surface 4 can therefore be reground in order to obtain a surface suitable for any special purpose.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 8 besteht die Schrägfläche 4 aus einem Auflaufteil 4a, einem Auslaufteil 4c und einem zwischen diesen beiden Teilen liegenden Mittelteil 4b. Das Auflaufteil 4a und das Auslaufteil 4c bestehen erfindungsgemäss aus dem verschleissfestem Material, während das Mittelteil 4b aus dem unbeschichteten Trägermaterial der Rakel besteht. In the embodiment according to FIG. 8, the inclined surface 4 consists of an overrun part 4a, an outlet part 4c and a middle part 4b lying between these two parts. According to the invention, the ramp part 4a and the discharge part 4c consist of the wear-resistant material, while the middle part 4b consists of the uncoated carrier material of the doctor blade.

Die Rakel gemäss Fig. 8 wird vorzugsweise derart hergestellt, dass der erfindungsgemässe verschleissfeste Überzug auf einander gegenüberliegende ebene Flächen des nicht-abgeschrägten bandförmigen Trägermaterials aufgetragen wird, woraufhin die Schrägfläche 4 durch Schleifbearbeitung ausgebildet wird. The doctor blade according to FIG. 8 is preferably produced in such a way that the wear-resistant coating according to the invention is applied to mutually opposite flat surfaces of the non-bevelled band-shaped carrier material, whereupon the inclined surface 4 is formed by grinding.

Die Rakel besteht zweckmässigerweise aus einer in Glätt-schaber-Streichanlagen verwendeten Stahlklinge mit einer The doctor blade expediently consists of a steel blade used in smoothing-doctor coating systems with a

Stärke von 0,1 bis 0,7 mm und einer Härte von mindestens 22 Rockwell C. Hierfür wird gewöhnlich ein oberflächengetemperter Kohlenstoffstahl oder Federstahl mit beispielsweise nachstehenden Zusätzen verwendet: Thickness from 0.1 to 0.7 mm and a hardness of at least 22 Rockwell C. For this purpose, usually a surface-tempered carbon steel or spring steel is used with the following additives, for example:

c c

1,02% 1.02%

Si Si

0,20% 0.20%

Mn Mn

0,40% 0.40%

p p

1 max 1 max

0,03% 0.03%

°max ° max

0,025% 0.025%

Die verwendete Stahlklinge wird aus dem vorgenannten kaltgewalzten, gehärteten Stahlband hergestellt und ist heutzutage allgemein in Standardabmessungen von beispielsweise 0,254,0,305 oder 0,381 mm erhältlich. The steel blade used is made from the aforementioned cold-rolled, hardened steel strip and is nowadays generally available in standard dimensions of, for example, 0.254, 0.305 or 0.381 mm.

Der erfindungsgemäss vorgeschlagene Überzug 5 besitzt eine Gesamtstärke von maximal 0,25 mm und eine Mindeststärke von 0,02 mm und ist aus mehreren übereinander im Metallspritzverfahren hergestellten Teilschichten aufgebaut. In diesem Fall hat jede Teilschicht beispielsweise eine Stärke von 0,002 bis 0,030 mm. The coating 5 proposed according to the invention has a total thickness of at most 0.25 mm and a minimum thickness of 0.02 mm and is constructed from a plurality of partial layers produced one above the other in the metal spraying process. In this case, each sub-layer has a thickness of 0.002 to 0.030 mm, for example.

In besonderen Fällen, insbesondere wenn die Beschich-tungsfläche nicht zu breit ist, kann es möglich sein, eine ausserordentlich hohe Verschleissfestigkeit dadurch zu erzielen, dass ein etwas dickerer Überzug mit einer Gesamtstärke von etwa 0,35 mm aufgebracht wird. In special cases, especially if the coating area is not too wide, it may be possible to achieve an extraordinarily high wear resistance by applying a somewhat thicker coating with a total thickness of approximately 0.35 mm.

Das bei dem erfindungsgemässen Überzug verwendete verschleissfeste Material kann aus Metallkeramiken, Metalloxiden oder Metallkarbiden bestehen. Die für diesen speziellen Zweck geeignetsten verschleissfesten Überzüge können jedoch unter Berücksichtigung von beispielsweise der in jedem Einzelfall gewünschten Qualität des Papierüberzuges ausgewählt werden. Wenn auch gewisse Überzugsstoffe, wie beispielsweise Chromoxid, gute Verschleissfestigkeit bieten, so wurde doch festgestellt, dass ein derartiger Überzug nach einiger Betriebszeit eine leichte Verschlechterung der Papier-beschichtung ergibt. Diese Verschlechterung ist jedoch für die meisten kommerziellen Zwecke vernachlässigbar gering. The wear-resistant material used in the coating according to the invention can consist of metal ceramics, metal oxides or metal carbides. However, the most wear-resistant coatings for this special purpose can be selected taking into account, for example, the quality of the paper coating desired in each individual case. Although certain coating materials, such as chromium oxide, offer good wear resistance, it has been found that such a coating results in a slight deterioration in the paper coating after some operating time. However, this deterioration is negligible for most commercial purposes.

Überraschenderweise haben sich Rakelüberzüge, welche hauptsächlich aus Aluminiumoxid bestehen, als besonders geeignet für Papierbeschichtungen hoher Qualität erwiesen, wie sie für gewisse Zwecke gefordert werden. Besonders gute Resultate wurden mit Rakelüberzügen aus Aluminiumoxid (AI2O3) und einer geringen Menge eines anderen Metalloxids, wie beispielsweise Titanoxid (TÌO2), erreicht. Surprisingly, doctor blade coatings, which mainly consist of aluminum oxide, have proven to be particularly suitable for high-quality paper coatings, as are required for certain purposes. Particularly good results were achieved with knife coatings made from aluminum oxide (AI2O3) and a small amount of another metal oxide, such as titanium oxide (TÌO2).

Die nachstehenden Versuche mit erfindungsgemässen Rakeln bestätigen die durch die Erfindung erzielte gewünschte Verbesserung herkömmlicher Rakel. The following experiments with doctor blades according to the invention confirm the desired improvement of conventional doctor blades achieved by the invention.

Versuch 1 Trial 1

Eine erfindungsgemäss ausgebildete Rakel mit einem verschleissfesten Überzug aus Aluminiumoxid und Titanoxid wurde zur Beschichtung eines holzfreien Druckpapiers eingesetzt. Die Durchlaufgeschwindigkeit der Papierbahn betrug 500 m/min, und als Streichmasse wurde eine wässrige Dispersion von 20% Kaolin und 80% Kalziumkarbonat verwendet. A doctor blade designed according to the invention with a wear-resistant coating made of aluminum oxide and titanium oxide was used to coat a wood-free printing paper. The speed of the paper web was 500 m / min, and an aqueous dispersion of 20% kaolin and 80% calcium carbonate was used as the coating slip.

Die Rakel konnte bei einwandfreiem Beschichtungsresultat 30 h lang verwendet werden. The doctor blade could be used for 30 hours with a perfect coating result.

Eine unter gleichen Bedingungen verwendete herkömmliche Rakel ohne den erfindungsgemässen Überzug musste nach einer Laufzeit von 4 h ausgetauscht werden. A conventional doctor blade used under the same conditions without the coating according to the invention had to be replaced after a running time of 4 hours.

Versuch 2 Trial 2

Eine erfindungsgemäss ausgebildete Rakel mit einem verschleissfesten Überzug aus Aluminiumoxid wurde zur Beschichtung eines holzfreien Papiers mit einer Streichmasse auf der Basis einer wässrigen Dispersion von Pigment eingesetzt. Die Durchlaufgeschwindigkeit der Papierbahn betrug A doctor blade designed according to the invention with a wear-resistant coating made of aluminum oxide was used to coat a wood-free paper with a coating slip based on an aqueous dispersion of pigment. The throughput speed of the paper web was

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

5 5

661 951 661 951

400 m/min. Die Rakel lieferte ein perfekt zufriedenstellendes Beschichtungsresultat bei einer Laufzeit von 60 h. 400 m / min. The doctor blade delivered a perfectly satisfactory coating result with a running time of 60 hours.

Ein Kontrollversuch unter Verwendung einer herkömmlichen Rakel ohne verschleissfesten Überzug zeigte, dass diese herkömmliche Rakel nach einer Laufzeit von 8 h ausgetauscht werden musste. A control test using a conventional doctor blade without a wear-resistant coating showed that this conventional doctor blade had to be replaced after an operating time of 8 hours.

Versuch 3 Trial 3

Der Versuch 2 wurde mit einer erfindungsgemäss ausgebildeten Rakel wiederholt, welche einen Überzug aus Chromoxid besass. Im Hinblick auf den Verschleiss konnte diese Rakel für eine wesentlich längere Zeit als 60 h verwendet werden. Allerdings war nach nur wenigen Stunden Laufzeit das Beschichtungsresultat etwas schlechter, jedoch wahrscheinlich für die meisten Zwecke noch akzeptabel. Experiment 2 was repeated with a doctor blade designed according to the invention, which had a coating of chromium oxide. In view of the wear, this doctor blade could be used for a considerably longer time than 60 hours. However, after only a few hours of running time, the coating result was somewhat poorer, but probably still acceptable for most purposes.

Der verschleissfeste Überzug wird vorzugsweise folgen-dermassen aufgebaut: Bevor die erste Teilschicht auf die Stahlklinge aufgebracht wird, sollte diese innerhalb des zu überziehenden Bereiches einer geeigneten vorbereitenden Oberflächenbehandlung unterworfen werden, wie beispielsweise einer schwachen Sandblasbehandlung mit Karborund, The wear-resistant coating is preferably built up as follows: Before the first partial layer is applied to the steel blade, it should be subjected to a suitable preparatory surface treatment within the area to be coated, such as a weak sandblasting treatment with carborundum,

und zwar vorzugsweise unmittelbar vor dem Aufbringen der ersten Teilschicht. In einigen Fällen kann es zweckmässig sein, eine Binderschicht, beispielsweise eine Nickellegierung oder dgl. zwischen die vorbehandelte Oberfläche der Stahl-5 klinge und die erste Teilschicht aufzubringen. Die verschiedenen Teilschichten werden dann in einer Weise aufgebracht, welche die ursprüngliche Flexibilität und Glätte nicht beein-flusst. and preferably immediately before the first partial layer is applied. In some cases it may be appropriate to apply a binder layer, for example a nickel alloy or the like, between the pretreated surface of the steel blade and the first partial layer. The different sub-layers are then applied in a way that does not affect the original flexibility and smoothness.

Schliesslich wird der fertige Überzug, falls gewünscht, io geschliffen, um einen Fertigschliff mit weniger als 3 \i Ra zu erhalten. Ra ist dabei nach dem ISO-Standard 1302 die Abweichung der erhaltenen Oberfläche in Mikrometer von einem theoretischen Oberflächenprofil. Finally, if desired, the finished coating is ground to obtain a finish with less than 3 \ i Ra. According to ISO standard 1302, Ra is the deviation of the surface obtained in micrometers from a theoretical surface profile.

Wie bereits erwähnt, sollte der verschleissfeste Überzug i5 nicht breiter als 20 mm sein. In der Praxis sollte der Überzug so schmal wie möglich sein, um den gewünschten sehr geringen Materialverbrauch zu erreichen und um die Gefahr von Rissen im Überzug auszuschalten, wenn sich die Stahlklinge verbiegt. In der Praxis ist daher ein verschleissfester Überzug 20 in einer Breite von weniger als 10 mm vorzuziehen. As already mentioned, the wear-resistant coating i5 should not be wider than 20 mm. In practice, the coating should be as narrow as possible in order to achieve the desired very low material consumption and to eliminate the risk of cracks in the coating if the steel blade bends. In practice, therefore, a wear-resistant coating 20 with a width of less than 10 mm is preferable.

G G

3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims (12)

661 951661 951 1. Rakel zum gesteuerten Auftragen und Glätten einer Streichmasse auf einer sich kontinuierlich bewegenden Papierbahn, bestehend aus einer dünnen flexiblen Stahlklinge in einer Stärke bis zu 0,5 mm mit einer Schrägfläche, womit sie im Einlaufbereich der Papierbahn mit der die Streichmasse tragenden Seite dieser Papierbahn in Kontakt bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Auflaufbereich (9) der Stahlklinge (1) für die Papierbahn (7) und zumindest ein Teil (4a) der Schrägfläche (4) im Anschluss an diesen Bereich in Laufrichtung (6) der Papierbahn (7) sowie ein Teil (5c) der Auflaufseite (2) der Klinge (1), welche sich in den Auflaufbereich (9) öffnet, mit einem dünnen Überzug (5) versehen sind, welcher eine höhere Verschleissfestigkeit als die Stahlklinge aufweist und aus keramischem Material, Metalloxiden oder Metallkarbiden besteht. 1. Squeegee for controlled application and smoothing of a coating slip on a continuously moving paper web, consisting of a thin flexible steel blade with a thickness of up to 0.5 mm with an inclined surface, so that it is in the inlet area of the paper web with the side of this paper web carrying the coating slip can be brought into contact, characterized in that the run-up area (9) of the steel blade (1) for the paper web (7) and at least a part (4a) of the inclined surface (4) following this area in the running direction (6) of the paper web ( 7) and a part (5c) of the run-up side (2) of the blade (1), which opens into the run-up area (9), are provided with a thin coating (5) which has a higher wear resistance than the steel blade and is made of ceramic Material, metal oxides or metal carbides. 2. Rakel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der verschleissfeste Überzug (5) auf jeder Flächenseite (2; 10) der Klinge (1) aus mehreren übereinanderliegenden Teilschichten aus dem verschleissfesten Material besteht. 2. Doctor blade according to claim 1, characterized in that the wear-resistant coating (5) on each surface side (2; 10) of the blade (1) consists of several superimposed partial layers of the wear-resistant material. 2 2nd PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS 3. Rakel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Schrägfläche (4, 8) der Stahlklinge (1) einen verschleissfesten Überzug (5) aufweist. 3. Squeegee according to claims 1 and 2, characterized in that the entire inclined surface (4, 8) of the steel blade (1) has a wear-resistant coating (5). 4. Rakel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägfläche (4) ein Auflaufteil (4a), ein Auslaufteil (4c) und ein Mittelteil (4b) aufweist, wobei das Auflaufteil (4a) und das Auflaufteil (4c) einen verschleissfesten Überzug (5) tragen, während das Mittelteil (4b) unbeschichtet ist (Figur 8). 4. Squeegee according to claim 1 or 2, characterized in that the inclined surface (4) has a casserole part (4a), an outlet part (4c) and a central part (4b), the casserole part (4a) and the casserole part (4c) one Wear wear-resistant coating (5), while the middle part (4b) is uncoated (Figure 8). 5. Rakel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der verschleissfeste Überzug (5) vor und/oder nahe dem Einlaufbereich (9) und möglicherweise auch innerhalb des anschliessenden Teiles der Schrägfläche aus einer abgeschrägten oder konvex gerundeten Fläche besteht. 5. Doctor blade according to one of claims 1 to 4, characterized in that the wear-resistant coating (5) in front of and / or near the inlet area (9) and possibly also within the adjoining part of the inclined surface consists of a beveled or convexly rounded surface. 6. Rakel nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der verschleissfeste Überzug (5) auf einer Schrägfläche (4) angeordnet ist, welche im wesentlichen der Abschrägung (10) der Stahklinge (1) entspricht. 6. Doctor blade according to claims 1 to 5, characterized in that the wear-resistant coating (5) is arranged on an inclined surface (4) which corresponds essentially to the bevel (10) of the steel blade (1). 7. Rakel nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der verschleissfeste Überzug (5) längs der Auflaufseite (2) der Klinge (1) einen Überzugsbereich (5a) in einer von der Spitze (5b) der Abschrägung des Überzugs (5) gemessenen Breite von höchstens 20 mm, vorzugsweise nicht mehr als 10 mm aufweist. 7. Squeegee according to claims 1 to 6, characterized in that the wear-resistant coating (5) along the run-up side (2) of the blade (1) has a coating area (5a) in one of the tip (5b) of the bevel of the coating (5th ) measured width of at most 20 mm, preferably not more than 10 mm. 8. Rakel nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der verschleissfeste Überzug (5) im wesentlichen aus AI2O3 besteht. 8. Doctor blade according to claims 1 to 7, characterized in that the wear-resistant coating (5) consists essentially of Al2O3. 9. Rakel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der verschleissfeste Überzug (5) aus AI2O3 und einer geringen Menge eines anderen Metalloxides, zum Beispiel Titanoxid, besteht. 9. Squeegee according to claim 8, characterized in that the wear-resistant coating (5) consists of Al2O3 and a small amount of another metal oxide, for example titanium oxide. 10. Rakel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der verschleissfeste Überzug (5) zu etwa 97 Gew.-% aus AI2O3 und zu etwa 3 Gew.-% aus TÌO2 besteht. 10. Doctor blade according to claim 9, characterized in that the wear-resistant coating (5) consists of approximately 97% by weight of Al2O3 and approximately 3% by weight of TÌO2. 11. Rakel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der verschleissfeste Überzug (5) zumindest innerhalb der Schrägfläche (4, 8) einen Fertigschliff mit weniger als 3 ji Ra aufweist. 11. Squeegee according to one of claims 1 to 10, characterized in that the wear-resistant coating (5) at least within the inclined surface (4, 8) has a finish sanding with less than 3 ji Ra. 12. Rakel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtstärke des verschleissfesten Überzuges (5) nicht mehr als 0,35 mm, vorzugsweise nicht mehr als 0,25 mm, beträgt. 12. Doctor blade according to one of the preceding claims, characterized in that the total thickness of the wear-resistant coating (5) is not more than 0.35 mm, preferably not more than 0.25 mm.
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