專利名稱：自處理的輥刮削裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種砑光輥輥套的刮削裝置，并且尤其是涉及使輥套表面維持預(yù)定粗糙度的刮削裝置。
背景技術(shù)：
在造紙エ業(yè)中，在平整裝置中的砑光輥被用于最后處理紙幅的表面。在此，砑光輥表面的粗糙度對所制造的紙的表面特性，如其光潔度和平滑度有重要影響。為了使臟污，如紙纖維或線殘余部分不持久地堆積在輥表面上并且因此損壞生產(chǎn)的紙的表面質(zhì)量，在輥表面上設(shè)置所謂的刮刀，該刮刀將臟污從輥表面去除。由于砑光輥在高壓和高溫下運行，其表面承受高的機械負荷和熱負荷。因此，砑光輥通常配設(shè)輥套，該輥套將足夠的韌性和高表面硬度相結(jié)合。裝置輥通常具有由例如鎳、鈷或鐵制成的填料基質(zhì)，該填料基質(zhì)用作埋入其中的硬質(zhì)材料顆粒的粘結(jié)劑。通常使用金屬類的碳化物(如碳化鎢、碳化鈦或碳化鉻)金屬氮化物(如氮化鈦)以及氮化物與碳化物的混合物(如碳氮化鈦)作為硬質(zhì)材料顆粒的材料。而針對于輥套要達到的韌性選擇用于填料基質(zhì)的金屬，輥套表面的硬度由埋入其中的硬質(zhì)材料顆粒決定。硬質(zhì)材料顆粒之間的平均間距被稱為間隙尺寸。輥套的使用表面，亦即輥套在使用時與紙表面接觸的、位于徑向外側(cè)的表面被磨削到相應(yīng)的應(yīng)用情況所需的粗糙度。臟污借助于刮刀從輥表面去除，該刮刀在運行過程中壓在輥套的使用表面上。然而表明，刮刀本身會損壞輥套的表面特性。例如，部分被稱為刮刀臟污的刮刀刮屑會粘附在輥套的表面上并且改變其粗糙度。例如，刮刀臟污會作為物質(zhì)膜層粘附在高光潔度加工的輥表面上，這種物質(zhì)膜層會損害所制造的紙的光潔度數(shù)值。反之，沉積在較粗糙的輥表面的凹陷中的刮刀臟污會導(dǎo)致“拋光效應(yīng)”，這會在通過本身柔軟的表面制造的紙上導(dǎo)致光亮的部分。因此，在刮刀的材料中埋入硬質(zhì)材料顆粒，該硬質(zhì)材料顆粒在刮削時微觀磨蝕地加工輥表面并因此在較長的時間內(nèi)保證輥表面的清潔。然而事實表明，相應(yīng)的刮刀僅能在有限的時間段內(nèi)保持表面粗糙度的預(yù)定值。因此，從上述現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，希望提供ー種裝置，其中，能夠在較長時間內(nèi)保持用于砑光輥的輥套的使用表面粗糙度在公差范圍內(nèi)的預(yù)定值。按照裝置的一種實施形式，該裝置具有刮刀，在刮刀中埋有硬質(zhì)材料顆粒，硬質(zhì)材料顆粒的硬度、粒度分布和表面形態(tài)與輥套的使用表面的粗糙度的公差范圍相協(xié)調(diào)地選擇。按照裝置的另ー種實施形式，該裝置具有用于砑光輥的輥套，其位于徑向外側(cè)的表面形成由刮刀刮削的使用表面，其中，輥套的與使用表面鄰接的區(qū)域由這樣ー種材料形成，該材料包括埋入填料基質(zhì)中的第一硬質(zhì)材料顆粒，并且，使用表面還這樣地構(gòu)造，使得其粗糙度具有預(yù)定公差范圍內(nèi)的某一個值。在裝置的一種實施形式中，設(shè)置具有纖維復(fù)合材料的刮刀，在纖維復(fù)合材料的粘結(jié)劑中埋入有硬質(zhì)材料顆粒，該硬質(zhì)材料顆粒的硬度、粒度分布和表面形態(tài)相對輥套中的硬質(zhì)材料的硬度和粒度分布并且根據(jù)公差范圍選擇，輥套使用表面的粗糙度應(yīng)當(dāng)能被保持在所述公差范圍中。如果輥套的使用表面的粗糙度的預(yù)定公差范圍位于Ra = 0. 02微米到Ra = 0. 03 微米的范圍內(nèi)，則刮刀優(yōu)選具有硬度小于埋入輥套填料基質(zhì)中的硬質(zhì)材料顆粒的硬度的硬質(zhì)材料顆粒。按照本發(fā)明的一種實施形式，埋入刮刀中的硬質(zhì)材料顆粒的硬度在此為埋入輥套填料基質(zhì)中的硬質(zhì)材料顆粒的硬度的最大70 %，但至少為3 %，并且優(yōu)選至少30 %。在此，硬度的比較涉及按維氏硬度的硬度規(guī)定并且尤其涉及在300g負荷時的維氏硬度。因此，在這種在該文獻中稱為“精細”的使用表面中確保埋入刮刀中的硬質(zhì)材料顆粒的磨蝕作用集中在輥套表面的涂層或風(fēng)化部，并且優(yōu)選平整表面中小面積的不平度。按照本發(fā)明的另ー種實施形式，埋入刮刀中的硬質(zhì)材料顆粒的平均粒度大于埋入輥套的填料基質(zhì)中的硬質(zhì)材料顆粒的平均粒度，因此避免了輥套在微觀范圍內(nèi)的局部超負荷。按照這種實施形式，埋入刮刀中的硬質(zhì)材料顆粒的平均粒度優(yōu)選至少是埋入輥套的填料基質(zhì)中的硬質(zhì)材料顆粒的平均粒度的兩倍大。按照裝置的另ー種實施形式，埋入刮刀中的硬質(zhì)材料顆粒具有這樣的粒度分布， 其中，優(yōu)選有90%的硬質(zhì)材料顆粒不超過的粒度是有10%的硬質(zhì)材料顆粒不超過的粒度至少兩倍大，優(yōu)選至少三倍大。相應(yīng)的粒度分布實現(xiàn)了硬質(zhì)材料顆粒在刮刀中的高填充密度，由此使得硬質(zhì)材料顆粒從刮刀的連接材料崩出的危險最小化并因此產(chǎn)生可能導(dǎo)致在輥表面形成溝槽的尖鋭邊棱的可能性最小化。優(yōu)選通過使用刮刀中的、表面形態(tài)由倒圓的邊角限定的硬質(zhì)材料顆粒促使使用表面的粗糙度保持在Ra = 0. 02微米到Ra = 0. 03微米的精細范圍中的預(yù)定值。在此，表面形態(tài)或形態(tài)理解為硬質(zhì)顆粒由幾何上確定的面、邊棱和角構(gòu)成的形狀。在另ー種實施形式中，埋入刮刀中的硬質(zhì)材料顆粒大體具有回轉(zhuǎn)橢球狀的幾何形狀并且優(yōu)選尤其具有球狀的幾何形狀，因此在避免形成刮痕的同時促進了對輥表面的精刮削。按照另一種實施形式，輥套的使用表面的粗糙度具有在從Ra = 0. 03微米到Ra = 0.3微米范圍內(nèi)的值或公差范圍。為了保持這種“平均”粗糙度，裝置的刮刀具有埋入其中的硬質(zhì)材料顆粒，其硬度為埋入輥套填料基質(zhì)中的硬質(zhì)材料顆粒的硬度的至少30 %，并且最大為200%。在這種裝置的另ー種實施形式中，硬質(zhì)材料顆粒具有単一形態(tài)的粒度分布， 其中，該分布的平均粒度大于埋入輥套的填料基質(zhì)中的硬質(zhì)材料顆粒的平均粒度。在裝置的另ー種實施形式中，埋入刮刀中的硬質(zhì)材料顆粒具有雙形態(tài)或多形態(tài)的粒度分布，其中，至少ー種粒度分布形態(tài)的平均粒度大于埋入輥套填料基質(zhì)中的硬質(zhì)材料顆粒的平均粒度，并且其中，各粒度形態(tài)在平均粒度和/或粒度的變化方面相互不同。按照裝置的另ー種實施形式，埋入刮刀中的硬質(zhì)材料顆粒的形態(tài)通過盡管有邊棱，但不尖鋭的表面限定。裝置的另ー種實施形式具有輥套，其使用表面的粗糙度具有在Ra = 0. 3微米到 Ra = 0. 8微米范圍內(nèi)的預(yù)定公差范圍。為了保持在該“粗”粗糙度范圍內(nèi)預(yù)定的粗糙度，埋入刮刀中的硬質(zhì)材料顆粒的硬度為埋入輥套的填料基質(zhì)內(nèi)的硬質(zhì)材料顆粒的硬度的至少 100%，并且最大為300%。在另ー種實施形式中，埋入刮刀中的硬質(zhì)材料顆粒的硬度優(yōu)選是埋入輥套的填料基質(zhì)中的硬質(zhì)材料顆粒的硬度的優(yōu)選至少120%，并且最大180%。
在該裝置的另ー種實施形式中，埋入刮刀中的硬質(zhì)材料顆粒具有這樣的大小分布，其中，至少10%的硬質(zhì)材料顆粒的粒度大于埋入輥套的填料基質(zhì)中的硬質(zhì)材料顆粒的平均粒度。在另ー種實施形式中，埋入刮刀中的硬質(zhì)材料顆粒具有這樣的粒度分布，其中，至少10%的硬質(zhì)材料顆粒的粒度小于埋入輥套的填料基質(zhì)中的硬質(zhì)材料顆粒之間的間隙尺寸。按照另一種實施形式，該裝置具有帶有至少兩種粒度分布的、埋入刮刀中的硬質(zhì)材料顆粒，這兩種粒度分布至少在其平均粒度上相互不同。按照該裝置的另ー種實施形式，硬質(zhì)材料顆粒或ー種粒度分布形態(tài)的硬質(zhì)材料顆粒的形態(tài)由具有尖鋭棱邊部分的表面限定。業(yè)已表明，當(dāng)刮刀具有埋入其中的硬質(zhì)材料顆粒并且該硬質(zhì)材料顆粒的硬度、粒度分布和表面形態(tài)與輥表面或輥套表面的預(yù)定粗糙度和埋入其中的硬質(zhì)材料顆粒的粒度和硬度相協(xié)調(diào)吋，通過刮刀可以在長時間內(nèi)保持砑光輥的輥套的表面粗糙度的預(yù)定值。刮刀的其它實施形式設(shè)計為，刮刀至少在刮刀的設(shè)計用干與輥套接觸的區(qū)域具有纖維復(fù)合材料，其中，ー種材料的纖維或由多種材料構(gòu)成的纖維通過粘結(jié)劑連接，在所述粘結(jié)劑中埋有如上所述的硬質(zhì)材料顆粒。玻璃纖維、碳纖維、尼龍纖維或玄武巖纖維適于作為纖維材料，其中，為了調(diào)節(jié)特定的磨損特性，可以組合兩種或多種纖維類型。優(yōu)選將熱固性或熱塑性的材料用作連接材料，其中，特別優(yōu)選使用酚醛樹脂或者胺類交聯(lián)或者酐類交聯(lián)的環(huán)氧樹脂。


本發(fā)明其它的特征由以下結(jié)合權(quán)利要求以及附圖對實施例的描述得出。各個特征可以在按本發(fā)明的實施形式中各自本身或與多個組合地實現(xiàn)。在以下對本發(fā)明的一些實施例的說明將參考附圖，其中圖1示出了ー種裝置，在該裝置中，刮刀刮削砑光輥的輥套；圖2在示意的橫截面視圖中示出了刮刀的尖端區(qū)域；圖3示出了具有各種形態(tài)的硬質(zhì)材料顆粒；圖4示出了単一形態(tài)的粒度分布的例子；圖5示出了雙形態(tài)的粒度分布的例子，以及圖6示出了三形態(tài)的粒度分布的例子。
具體實施例方式在圖1中示出了系統(tǒng)100，其包括砑光輥10和刮刀20，刮刀的尖端壓在砑光輥10 的輥套12位于徑向外側(cè)的表面上。在造紙機中，砑光輥通常多層地構(gòu)造，帶有布置得緊鄰構(gòu)造為中空圓柱形的輥體11的輥套12。在造紙時，砑光輥被用于形成紙的最終表面。對這些表面的要求根據(jù)紙的類型不同。例如，包裝紙要求沒有過多光潔度的高平整度，而涂布或未涂布的雜志紙則要求極致的光潔度和平整度。紙表面的平整度和光潔度主要通過紙幅在經(jīng)過在兩個砑光輥之間構(gòu)成的輥隙時承受的壓力、砑光輥表面的溫度、紙幅導(dǎo)引經(jīng)過砑光輥的速度和砑光輥的輥套的表面粗糙度決定。輥套的與紙幅表面接觸的使用表面必須相對化學(xué)和機械影響具有高度的抵抗能力。為了完成平整紙幅表面的任務(wù)，輥套在有足夠韌性的同時具有高硬度。為了實現(xiàn)這ー點，如圖1所示，在填料基質(zhì)14中埋入硬質(zhì)材料顆粒13來制造輥套12。在圖1的視圖中， 出于便于理解起見明顯夸張而不是按實際比例示出了硬質(zhì)材料顆粒13的粒度和分布。因此，實際埋入輥套12中的硬質(zhì)材料顆粒13的大小和分布在實際上與通過附圖示出的明顯不同。輥套12還可以包含其它(在圖1中未示出的)成分，如纖維材料，這些成分改善輥套12的機械穩(wěn)定性。埋入填料基質(zhì)14中的硬質(zhì)材料顆粒13可以在輥套12的整個厚度上， 也即在其整個徑向長度上延伸。然而，埋入填料基質(zhì)14中的硬質(zhì)材料顆粒13也可以是輥套的僅一個子層的組成部分，其中，該子層與輥套的位于徑向外側(cè)的表面相鄰。除了填料基質(zhì)14之外，輥套12含有硬質(zhì)材料顆粒的層也可以包括其它成分。優(yōu)選使用金屬類的碳化物、金屬氮化物和硼化物以及這些材料的混合物作為硬質(zhì)材料顆粒。尤其是碳化鎢(WC)、碳化ニ鎢(W2C)和相當(dāng)于碳化鎢和碳化ニ鎢混合物的熔凝碳化鎢(Wolframschmelzcarbid)，碳化鉻(Cr3C2)、碳化釩(VC)、碳化鉭(TaC)、碳化鉬(MoC)、 碳化鈮(NbC)以及碳化鈦(TiC)適于作為金屬類的碳化物。除了純碳化物以外，也可以更多地使用碳化混合物，如((M1M2) C)、((M1CM2) C)、((M1M2M3) C)等，其中，M1, M2, M3是從包括W、 Cr、V、Ta、Ti、Mo、Nb和B的組中選出的元素。適于作為硬質(zhì)材料的金屬氮化物例如是氮化鈦(TiN)，其中也可以使用其它的氮化物。除了碳化物或氮化物之外，也可以使用由碳氮化物制成的硬質(zhì)材料顆粒，其中，可以混合各種金屬的碳氮化物。例如可以按((M1)(CN)). ((M1M2) (CN))或((M1M2M3)C)的形式構(gòu)成碳氮化物，其中，M1, M2, M3分別是從包括V、化、Ti、 Mo、Nb、W或B中選出的金屬。另外，ニ硼化鈦(TiB2)和陶瓷的金屬氧化物，例如Ti02、Cr203 或Al2O3以及硅化物，如MoSi2也適于制造硬質(zhì)材料顆粒。為了制造填料基質(zhì)14，優(yōu)選使用可延展的金屬粘結(jié)劑，如鎳、鈷或鐵。優(yōu)選借助于稱為高速火焰噴射的方法施加帶有埋入其中的硬質(zhì)材料顆粒的填料基質(zhì)，該方法已知為縮略語HVOF(高速氧氣燃料噴涂)。所述層可以直接涂覆在輥體11上， 或者涂覆在輥套12的支承層上。輥體11優(yōu)選設(shè)計為中空圓柱形的，其中，通常設(shè)計與嚴(yán)格的圓柱形幾何形狀的偏差，該偏差考慮了輥在使用高壓時在兩個相互滾動的輥之間的輥隙(間隙)中的變形。在砑光輥之間壓榨紙幅吋，會將涂布材料和纖維材料與紙分開并且積聚在輥套12 的使用表面上。在與紙幅重新接觸時，顆粒被壓入到紙幅表面中，并且因此會損害紙的表面特性，尤其是其平整度和光潔度。為了防止這ー問題，輥套12的使用表面如圖1所示地用刮刀20刮削。刮刀20的與輥套12的使用表面接觸的端部具有稱為刀刃側(cè)面21的斜部，用于導(dǎo)出刮刀從輥套的使用表面分離出的臟污。刀刃側(cè)面21相對刮刀20的底側(cè)22的傾斜角α通常具有在30°到 45°的值。刀刃側(cè)面從刮刀20的上側(cè)23朝底側(cè)22延伸，其中，該刀刃側(cè)面由短的、垂直于底側(cè)22布置的端面M與底側(cè)22分開。刮刀20通過底側(cè)22在到端面M的過渡區(qū)靠在輥套12的使用表面上。刮刀20的壓カ和迎角與刮刀的微觀磨蝕特性和輥套的表面特性和表面成分相協(xié)調(diào)。在此，迎角α是指刮刀20的底側(cè)22和輥套12表面在與刮刀的接觸點處的切線(虛線)之間的角度。為了微觀磨蝕地處理輥套表面，優(yōu)選選擇從200到300N/m，尤其在從240到260N/ m范圍內(nèi)的壓力。刮刀20的迎角優(yōu)選具有從15°到30°范圍內(nèi)選出的值，并且尤其從23° 到范圍選出的值，以及特別優(yōu)選25°的值。
在圖2中示出了刮刀區(qū)域中的示意橫截面視圖，該刮刀包括刀刃側(cè)面21。在該“尖端區(qū)域”中，刮刀20由四個面限定邊界，即，上側(cè)23，刀刃側(cè)面21、端面M和底側(cè)22。刮刀 20由纖維復(fù)合材料制成，其中，纖維25和可能存在的纖維沈埋入粘結(jié)劑27中。除了纖維 25或沈之外，在粘結(jié)劑27中還額外埋有硬質(zhì)材料顆粒，該硬質(zhì)材料顆粒設(shè)計為可以具有不同的粒度或粒度分布、顆粒硬度和顆粒表面形態(tài)。在圖2所示的例子中，埋有三種不同類型的硬質(zhì)材料顆粒31、32和33，所述硬質(zhì)材料顆粒通過至少ー種前述特性相互區(qū)分。按照ー種實施形式，纖維25和沈布置在相疊的層中，并且按照另ー種實施形式，各纖維層構(gòu)造為織物。纖維賦予刮刀20刮削輥套12的使用表面所需的機械穩(wěn)定性和弾性。另外，纖維用于導(dǎo)出在刮削時在刮刀尖端產(chǎn)生的摩擦熱，因此防止了刮刀被加熱到連接材料27的玻璃轉(zhuǎn)化溫度以上的溫度。尤其是玻璃纖維、碳纖維、尼龍纖維和玄武巖纖維適于作為纖維材料。碳纖維尤其適于從刮刀20的尖端區(qū)域迅速排出摩擦熱。為了優(yōu)化刮刀在刮削輥套時的磨損特性，可以組合各種纖維材料，其中，各個纖維網(wǎng)的纖維材料可以相互交叉，但是也可以在ー個纖維束或纖維織物中組合各種纖維材料。優(yōu)選適于具有高玻璃轉(zhuǎn)化溫度的材料作為連接材料27，例如高溫?zé)峁绦运芰匣驘崴苄运芰希鋬?yōu)選由酚醛樹脂或胺類交聯(lián)或酐類交聯(lián)的環(huán)氧樹脂構(gòu)成。雙酚A-氯甲基氧丙環(huán)樹脂(雙酚A是2，2-雙(4-羥基苯基)丙烷的俗稱)、雙酚F-氯甲基氧丙環(huán)樹脂(雙酚F 2，2 ‘-亞甲基雙苯酚)、改性的雙酚A-氯甲基氧丙環(huán)樹脂、改性的雙酚F-氯甲基氧丙環(huán)樹脂、三功能的氯甲基氧丙環(huán)樹脂、四功能氯甲基氧丙環(huán)樹脂與芳香族或脂環(huán)族ニ胺或環(huán)酐或所述材料的組合是相應(yīng)的連接材料的例子。連接材料27實現(xiàn)了優(yōu)選240攝氏度的使用溫度，甚至能夠短時間超過該溫度，例如達到255攝氏度的溫度。相比輥套的使用表面，由織物筋或熱固性或熱塑性的連接材料基質(zhì)構(gòu)成的纖維復(fù)合物形成的刮刀20較軟。在此，這種刮刀20和輥套12之間的交互作用限于去除異物，亦即從紙幅分離出并積聚在輥套12的使用表面上的顆粒和材料。在實踐中表明，尤其是涂布材料或刮刀臟污形成的精細層，(其通常積聚在輥套的使用表面由于粗糙度造成的凹陷中或者在使用表面平坦時積聚在該處)不總是能夠通過刮刀去除。相應(yīng)的層導(dǎo)致輥套的表面粗糙度發(fā)生變化，在輥表面較粗糙時通常導(dǎo)致光滑，在表面較光滑時則導(dǎo)致起毛。在兩種情況下都導(dǎo)致生產(chǎn)的紙的表面質(zhì)量改變，使得必須中斷制造過程，以便將砑光輥重新處理到希望的表面質(zhì)量。在為此所需的輥更換過程中，造紙機要停最多十二個小吋。這種停機對造紙商而言意味著巨大的成本。為了延長兩次輥更換之間的間隔，刮刀20具有埋入其中的硬質(zhì)材料顆粒，該硬質(zhì)材料顆粒在刮削過程中處理輥套的使用表面。為此這樣選擇刮刀中的硬質(zhì)材料顆粒，使得該硬質(zhì)材料顆粒對輥表面產(chǎn)生微觀磨蝕，并且因此保持輥套12的使用表面的預(yù)定粗糙度。對輥套使用表面的粗糙度的規(guī)定針對相應(yīng)的平整任務(wù)而定，亦即根據(jù)要制造的紙幅所要求的平整度和光澤因素確定。根據(jù)對砑光或釉光整理的要求，例如是否制造雜志紙、 包裝紙、輪廓敏感的專用紙或銅版紙或者高度填充的裝飾紙，為輥套的使用表面上的粗糙度確定ー個確定的值，該值通常在Ra = 0. 02微米到Ra = 0. 8微米范圍內(nèi)。Ra值應(yīng)當(dāng)理解為平均粗糙度，也就是相對表面輪廓的偏差之和而言該值最小。在非常精細的表面具有從Ra = 0. 02微米到Ra = 0. 03微米范圍內(nèi)的表面粗糙度值時，在刮刀20中優(yōu)選使用這樣的硬質(zhì)材料顆粒，其具有比埋入輥套12中的硬質(zhì)材料顆粒更小的硬度。然而，這種硬質(zhì)材料顆粒31的硬度應(yīng)當(dāng)為在輥套12的填料基質(zhì)14中所使用的硬質(zhì)材料顆粒13的3%，其中，硬度優(yōu)選在在輥套12中所使用的硬質(zhì)材料顆粒13的硬度的30%至70%的范圍內(nèi)。因此保證了刮刀的磨蝕作用基本上只限于去除輥套12的使用表面上的膜層和去除“風(fēng)化部”，也就是輥套12化學(xué)或機械退化的表面層。在另ー種實施形式中，埋入刮刀中的硬質(zhì)材料31的平均粒度至少與埋入輥套12 的填料基質(zhì)中的硬質(zhì)材料顆粒13的平均粒度一樣大或更大。特別優(yōu)選的是，硬質(zhì)材料顆粒 31具有這樣的粒度分布，該粒度分布的平均粒度是輥套12的硬質(zhì)材料顆粒13的粒度的大約兩倍大。因此防止刮刀20的硬質(zhì)材料顆粒31在與填料基質(zhì)14的交界處被輥套12的硬質(zhì)材料顆粒13卡住，并且使硬質(zhì)材料顆粒31從填料基質(zhì)脫落。尤其在所述硬度與容納在刮刀20中的硬質(zhì)材料顆粒31的所述平均粒度組合時實現(xiàn)了輥套12的使用表面保持沒有類似于膜層的沉積物和小面積的不平度，如其通過在運行過程中出現(xiàn)的輥表面的機械應(yīng)カ 一祥被磨蝕地平整。在另ー種有利的實施形式中，埋入刮刀中的硬質(zhì)材料顆粒31的粒度變化符合這樣的分別，其中，總共有90%的硬質(zhì)材料顆粒31不超過的粒度是有10%的硬質(zhì)材料顆粒31 不超過的粒度的至少兩倍大。在另ー種優(yōu)選的實施形式中，有90%的硬質(zhì)材料顆粒31不超過的粒度為有10%的硬質(zhì)材料顆粒31不超過的粒度的至少三倍。尤其在使用表面的粗糙度非常小，具有非常平整、拋光的表面吋，在刮刀20中使用的硬質(zhì)材料顆粒31優(yōu)選具有倒圓的表面幾何形狀，其優(yōu)選具有回轉(zhuǎn)橢球狀并尤其是球形的基本形狀。這種表面幾何形狀的例子在圖3的視圖c和d中示出。通過選擇硬質(zhì)材料顆粒的粒度分布和表面形態(tài)可以這樣調(diào)節(jié)刮刀20的磨蝕作用，使得在輥套12的整個壽命中保持使用表面的粗糙度在狹窄的規(guī)定公差范圍內(nèi)，其中，公差范圍在給定的精細范圍內(nèi)， 該精細范圍的特征在于在約Ra = 0. 02微米至最大Ra = 0. 03微米范圍內(nèi)的粗糙度。在一種實施形式中，輥套具有由具有21.8Gpa(按HV0，3，亦即以300g的負荷測定)的維氏硬度的碳化鎢制成的硬質(zhì)材料顆粒13。優(yōu)選硬質(zhì)材料顆粒13的粒度分布D50， 其中，50%的硬質(zhì)材料顆粒的粒度(通過激光衍射方法按CILAS 1064測定，用作為分散劑的卡爾康六聚偏磷酸鈉軟水劑潤濕)不超過2. 3微米。輥套的使用表面被精細地磨削，亦即輥表面的粗糙度具有在0. 02到0. 03微米范圍內(nèi)的值。在刮刀20中埋有碳熱還原制造的氮化鋯-硬質(zhì)材料顆粒31，其具有按HV0. 3為15. OGPa的維氏硬度和如上所述的D50粒度分布。碳熱還原制造的ZrN顆粒的形態(tài)是圓的并且大致相當(dāng)于圖3的視圖c，d和e。在另ー種實施形式中，同樣使用帶有埋入的WC硬質(zhì)材料顆粒(D50為2. 3微米) 的上述輥套12。然而，替代ZrN硬質(zhì)材料顆粒，在刮刀20中使用由硅化鉬(MoSi2)制成的硬質(zhì)材料顆粒。該硬質(zhì)材料顆粒具有按HV0. 3為12. 75GPa的維氏硬度。埋入的MoSi2硬質(zhì)材料顆粒的粒度分布D50為8. 4微米。該硬質(zhì)材料顆粒通過熱過程變圓。在表面的平均粗糙度(在本文中理解為Ra = 0. 03微米到Ra = 0. 3微米范圍內(nèi)的粗糙度)吋，必須通過刮刀20抑制表面的拋光。為此，優(yōu)選在刮刀20中埋入硬質(zhì)材料顆粒31和可能的32，33，該硬質(zhì)材料顆粒的硬度為埋入輥套12的填料基質(zhì)14中的硬質(zhì)材料顆粒13的硬度的至少30%至最大200%。在此，至少ー種埋入刮刀20中的硬質(zhì)材料顆粒的平均粒度優(yōu)選大于輥套12的硬質(zhì)材料顆粒13的粒度。
在第一種實施形式中，埋入刮刀20中的硬質(zhì)材料呈單ー模式的粒度分布。在此， 對于輥套12的使用表面的較高的粗糙度而言，優(yōu)選比用于相對此較小的粗糙度。在另ー種實施形式中，使用具有雙模式或多模式的粒度分布的硬質(zhì)材料顆粒。各種粒度模式的硬質(zhì)材料顆粒理想地或在其表面形態(tài)方面或在其硬度方面不同，然而優(yōu)選在兩方面都不同。在單ー模式的粒度分布吋，優(yōu)選使用具有有角或有邊棱的形態(tài)的硬質(zhì)材料顆粒 31，如例如在圖3的視圖b中所示。在此，角和邊棱沒有或僅具有少數(shù)鋒利邊棱或尖鋭的部分，基本上輕微倒圓。為埋入刮刀20中的硬質(zhì)材料顆粒使用多模式的粒度分布使得能夠?qū)㈩w粒的各種磨蝕特性與硬質(zhì)材料顆粒在刮刀的連接基質(zhì)中的高度結(jié)合相組合。例如，如果使用三種硬質(zhì)材料顆粒，則可以這樣構(gòu)造第一種模式的硬質(zhì)材料顆粒，其平均粒度大于在輥套12中使用的硬質(zhì)材料顆粒13的平均粒度，并且在不形成明顯的角和邊棱來平整輥套12的使用表面中的較粗糙的不平度的情況下具有優(yōu)選倒圓的表面形態(tài)。第二種模式可以具有較小尺寸的硬質(zhì)材料顆粒，其表面形態(tài)的特征在于有角但沒有鋒利邊棱的部分。相應(yīng)的硬質(zhì)材料顆粒抑制輥套12的使用表面過強的平整，并因此確保表面粗糙度不降到預(yù)定值以下。優(yōu)選還可以添加第三種模式的硬質(zhì)材料顆粒，其具有第三種粒度分布，其中，第三種模式的平均粒度明顯小于另外兩種模式并且包括平均(10至幾十納米)和上限(100至幾百納米)的納米范圍。這種硬質(zhì)材料顆粒用于填充較大的硬質(zhì)材料顆粒之間的間隙，由此使得較大的硬質(zhì)材料顆粒和連接基質(zhì)之間的邊界面上的負荷被最小化并因此防止較大的硬質(zhì)材料顆粒從連接基質(zhì)崩出的危險。在一種舉例的實施形式中，輥套具有由按HV0. 3為21. SGPa的維氏硬度的碳化鎢制成的硬質(zhì)材料顆粒13，其中，有50%的硬質(zhì)材料顆粒(按上述的激光衍射方法測定)不大于2. 3微米。輥套的使用表面被磨削到平均粗糙度，亦即被磨削到從Ra = 0. 03至Ra = 0. 3微米范圍中的一個值。埋入刮刀20中的硬質(zhì)材料顆粒由碳化制造的碳化鈦構(gòu)成，其具有按HV0. 3為30. OGPa的維氏硬度，并且具有10. 2微米的粒度分布D50。在另ー種舉例的實施形式中，在刮刀20中埋入氮化鈦硬質(zhì)材料顆粒31，其具有 19. 9GPa的硬度和12. 5微米的粒度分布D50。輥套的設(shè)計與前述的例子相同。在表面粗糙度的值為Ra = 0. 3微米至Ra = 0. 8微米吋，亦即在輥套的使用表面 “較粗糙”時，優(yōu)選在刮刀20中使用與埋入輥套12中的硬質(zhì)材料顆粒13至少ー樣硬并且硬度最大約為三倍的硬質(zhì)材料顆粒。在刮刀20中使用的硬質(zhì)材料顆粒31，32，或33的硬度理想地是輥套12的硬質(zhì)材料顆粒13的硬度的120%至180%之間。在一種實施形式中，這樣選擇硬質(zhì)材料顆粒的粒度分布或分布，使得對于使用表面的磨蝕加工有效的硬質(zhì)材料顆粒的10%大于輥套12的硬質(zhì)材料顆粒13的平均粒度。另外，刮刀20中大約10%的、對磨蝕有效的硬質(zhì)材料顆粒小于間隙尺寸，也即小于輥套12的埋入填料基質(zhì)14中的硬質(zhì)材料顆粒13之間的平均間距。該間隙通常大約是硬質(zhì)材料顆粒 13的平均粒徑的10%。埋入刮刀20中的硬質(zhì)顆粒材料31，32和可能存在的33的粒度分布優(yōu)選是雙模式或多模式的。為了保持粗糙度在Ra = 0. 3微米至Ra = 0. 8微米的規(guī)定范圍內(nèi)，優(yōu)選使用具有由鋒利邊棱的部分限定的表面形態(tài)的硬質(zhì)材料顆粒。在此，在雙模式或多模式的粒度分布吋，還優(yōu)選使用至少兩種不同的表面形態(tài)，其中，這樣選擇ー種粒度分布模式的平均粒度、硬度和表面形態(tài)，使得規(guī)定的粗糙度值得以保持，為此尤其使用帶有鋒利邊棱部分的硬質(zhì)材料顆粒，而第二粒度分布模式的硬質(zhì)材料顆粒較少鋒利邊棱或者被倒圓，以便抑制過高的粗糙度值并因此將使用表面的粗糙度維持在預(yù)定的公差范圍內(nèi)。當(dāng)然，輥套12的使用表面的粗糙度的公差范圍可以通過多于兩種粒度分布模式接合多種不同的表面形態(tài)調(diào)節(jié)。另外，在此還可以使用具有納米范圍粒度的硬質(zhì)材料顆粒精細粉末，并且填充較大的、處于微米范圍內(nèi)的硬質(zhì)材料顆粒之間的間隙，這種較大的硬質(zhì)材料顆粒主要限定刮刀20的磨蝕特性。相應(yīng)的硬質(zhì)材料精細粉末使硬質(zhì)材料顆粒在刮削過程中從刮刀崩出的可能性最小化。在一種示例的實施形式中，輥套12具有埋入其中的碳化鎢硬質(zhì)材料顆粒13，其特征在于按HV0. 3為21. SGPa的維氏硬度和2. 3微米的粒度分布D50。輥套的使用表面被磨削到粗范圍的粗糙度，亦即磨削到從Ra = 0. 3至Ra = 0. 8微米范圍中的一個值。刮刀20 包括埋入其中的、由硼化鈦(TiB2)碳熱還原制造的硬質(zhì)材料顆粒，其具有按HV0. 3為33GPa 的維氏硬度和2. 6微米的粒度分布D50。本發(fā)明使得能夠在輥套的整個壽命中保持輥套的使用表面的粗糙度，并因此顯著延長了輥套的壽命，亦即延長了在首次運行和更換輥或輥套之間的時間間隔。相應(yīng)減小了造紙機的停機時間并且使機器更有效率地使用。
權(quán)利要求
1.ー種裝置，該裝置帶有-用于砑光輥(10)的輥套(12)和-用于刮削輥套(12)的使用表面的刮刀00)，其中，-所述輥套(1 位于徑向外側(cè)的表面形成其使用表面，輥套(1 的與所述使用表面鄰接的區(qū)域由包括埋入填料基質(zhì)(14)中的第一硬質(zhì)材料顆粒(1 的材料構(gòu)成，并且所述使用表面的粗糙度具有預(yù)定公差范圍內(nèi)的ー個值；-所述刮刀00)具有纖維復(fù)合材料，該纖維復(fù)合材料設(shè)計用于刮削所述輥套(1 的使用表面，并且在所述纖維復(fù)合材料的粘結(jié)劑07)中埋有第二硬質(zhì)材料顆粒(31，32，33)，所述第二硬質(zhì)材料顆粒的硬度、粒度分布和表面形態(tài)與所述輥套(1 的使用表面的粗糙度的公差范圍相協(xié)調(diào)地選擇。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，當(dāng)所述輥套(12)的使用表面的粗糙度的預(yù)定公差范圍在從Ra = 0.02微米到Ra = 0.03微米范圍時，埋入所述刮刀(12)中的第二硬質(zhì)材料顆粒(31)的硬度為埋入所述輥套(1 的填料基質(zhì)(14)中的第一硬質(zhì)材料顆粒(1 的硬度的至少3%，優(yōu)選至少30%并且最大70%。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述第二硬質(zhì)材料顆粒(31)的平均粒度大于所述第一硬質(zhì)材料顆粒(1 的平均粒度。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述第二硬質(zhì)材料顆粒(31)的平均粒度是所述第 ー硬質(zhì)材料顆粒(1 的平均顆粒的至少兩倍大。
5.如權(quán)利要求3或4所述的裝置，其中，所述第二硬質(zhì)材料顆粒(31)具有這樣ー種粒度分布，其中，有90%的第二硬質(zhì)材料顆粒(31)不超過的粒度是有10%的第二硬質(zhì)材料顆粒(31)不超過的粒度的至少兩倍，并且優(yōu)選至少三倍。
6.如權(quán)利要求2至5之一所述的裝置，其中，所述第二硬質(zhì)材料顆粒(31)的形態(tài)由倒圓的邊棱和角限定。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述形態(tài)具有大體回轉(zhuǎn)橢球形并優(yōu)選球形的幾何形狀。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，當(dāng)為所述輥套(12)的使用表面的粗糙度規(guī)定的公差范圍在從Ra = 0.03微米到Ra = 0.3微米范圍時，埋入所述刮刀じ0)中的第二硬質(zhì)材料顆粒(31，32)的硬度是埋入所述輥套的填料基質(zhì)中的第一硬質(zhì)材料顆粒的硬度的至少 30%，并且最大200% ο
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述第二硬質(zhì)材料顆粒(31,3 具有帶有第一平均粒度的第一粒度分布，該第一平均粒度大于所述第一硬質(zhì)材料顆粒(1 的平均粒度。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述第二硬質(zhì)材料顆粒(31，32)具有至少ー種帶有第二平均粒度的第二粒度分布，該第二平均粒度小于所述第一硬質(zhì)材料顆粒(1 的平均粒度。
11.如權(quán)利要求8至10之一所述的裝置，其中，所述第二硬質(zhì)材料顆粒的形態(tài)通過有邊棱但邊棱不鋒利的表面限定。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，當(dāng)所述輥套(12)的使用表面的粗糙度的預(yù)定公差范圍在Ra = 0.3微米至Ra = 0.8微米的范圍內(nèi)時，埋入所述刮刀Q0)中的第二硬質(zhì)材料顆粒(31，32，3；3)的硬度是埋入所述輥套(1 的填料基質(zhì)(14)中的第一硬質(zhì)材料顆粒 (13)的至少100%和最大300%，并且優(yōu)選為至少120%和最大180%。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述第二硬質(zhì)材料顆粒(31，32，3；3)具有這樣ー 種粒度分布，其中，至少10%的第二硬質(zhì)材料顆粒(31，32，3；3)的粒度大于所述第一硬質(zhì)材料顆粒(1 的平均粒度。
14.如權(quán)利要求12或13所述的，其中，所述第二硬質(zhì)材料顆粒(31，32，3；3)具有這樣的粒度分布，其中，至少10%的第二硬質(zhì)材料顆粒的粒度小于所述第一硬質(zhì)材料顆粒(13)之間的間隙。
15.如權(quán)利要求12至14之一所述的裝置，其中，所述第二硬質(zhì)材料顆粒(31，32，33)具有至少兩種粒度分布，這兩種粒度分布至少在其平均粒度上相互不同。
16.如權(quán)利要求12至15之一所述的裝置，其中，所述第二硬質(zhì)材料顆粒(31，32，33)的形態(tài)通過具有鋒利邊棱部分的表面限定。
17.一種用于刮削造紙機的砑光輥(10)的輥套(12)的刮刀，其中，所述刮刀00)至少在設(shè)計用干與所述輥套(1 接觸的區(qū)域內(nèi)具有纖維復(fù)合材料，其中，纖維(25，26)和硬質(zhì)材料顆粒(31，32，33)埋入粘結(jié)劑07)中，并且，所述硬質(zhì)材料顆粒(31，32，33)按權(quán)利要求2至16之一選擇，所述纖維05，沈)由玻璃纖維和/或碳纖維和/或尼龍纖維和/或玄武巖纖維構(gòu)成，并且所述粘結(jié)劑07)由熱固性塑料或熱塑性塑料，優(yōu)選由酚醛樹脂或胺類或酐類交聯(lián)的環(huán)氧樹脂構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裝置，該裝置帶有用于砑光輥(10)的輥套(12)和用于刮削輥套(12)使用表面的刮刀(20)，其中，所述輥套(12)位于徑向外側(cè)的表面形成其使用表面，輥套(12)的與所述使用表面鄰接的區(qū)域由包括埋入填料基質(zhì)(14)中的第一硬質(zhì)材料顆粒(13)的材料構(gòu)成，并且所述使用表面的粗糙度具有預(yù)定公差范圍內(nèi)的一個值。所述裝置的刮刀(20)具有纖維復(fù)合材料，該纖維復(fù)合材料設(shè)計用于刮削所述輥套(12)的使用表面，并且在所述纖維復(fù)合材料的粘結(jié)劑(27)中埋有第二硬質(zhì)材料顆粒(31，32，33)，其硬度、粒度分布和表面形態(tài)與所述輥套(12)的使用表面的粗糙度的公差范圍相協(xié)調(diào)地選擇。
文檔編號D21G3/02GK102575429SQ201080044636
公開日2012年7月11日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月4日
發(fā)明者A.埃特希梅爾, A.貝倫德斯, F.格羅曼 申請人:沃依特專利有限責(zé)任公司