专利名称：锯齿形刮刀片的制作方法
技术领域：
本发明涉及锯齿形刮刀片。更具体地说，本发明涉及在造纸时使用的，例如在纸生产的砑光机中使用的锯齿形刮刀片。“砑光机”这个术语及其变异，如在此使用的，是用于指压光纸张用的装置，包括单机压光机组，像在造纸机中的高度砑光机和压光机组，例如纸机压光机，光泽砑光机，及柔性半干压光机(soft nip)。本发明还涉及在造纸时使用刮刀片的方法。
背景技术：
“刮刀片”这个术语及其变异，正如在此使用的，是用于指从表面上清除、刮削、或者去除不良沉积物或颗粒所使用的长刀片。刮刀片这个术语偶尔也用于造纸机印刷工业，指控制(如调节)涂层或油墨层的厚度用的刀片或刮刀。
刮刀片广泛应用于从造纸机压辊表面清除各种污染物，如纸浆、纸及涂料的残渣。
图1示出典型的造纸机布置，其中刮刀片2不靠着造纸机压辊12的表面16，例如压光辊子表面。刮刀片通常有光滑的斜面14，上有前刃13，如图1所示。斜面的角是该斜面与刮刀片背面的夹角，前刃13是该角的顶点。造纸工艺的加工方向通常在技术上被认为是纸辐通过造纸机的方向且用图1中箭头18指出。
虽然传统的刮刀片被用于清除辊子表面的污染物，但它通常不能彻底清理辊子表面。在多个场合，传统刮刀片通常间歇性地作用在辊子表面上但污染物的沉积物一般在作用时间以外又会形成。这样的沉积物通常不易被刮刀片清除。辊子表面上的沉积物可使刀片过度及/或不均匀磨损，或损坏斜面刀刃，导致刀刃粗糙或成羽毛状。此外，传统刀片在发生生产事故或不稳定时会应付不了，导致有过量的纸及/或涂料粘在辊子表面上。在这种情况下，造纸机操作人员往往首先加大刀片的压力以利于沉积物清除。但对生产不稳定而言，这种方法往往效率低下，时常不起作用。操作者于是用手以诸如600#氧化铝粗纱布，或用钢锉来清理辊子表面。
刮刀片经常与联机砑光机一起使用，工作时往往压区压力较高，辊子表面运行温度较高。这类操作条件导致砑光辊子表面涂料颗粒及污染物的增加。如果砑光辊子不能几乎连续地刮除，则涂料颗粒及污染物堆积太快，达到不能接受程度，直接影响到纸成品特性，如纸的光泽度与光洁度。但沉积物的形成是不可避免的，即使几乎进行连续刮除，需要用手或用更耐磨刮刀片定期清理辊子表面。
这样的用手清理一般是在运行中进行的，因此整个辊子表面是在转动时清理的。于是，用刮刀片，而不是用手清理这种顽固的沉积物从安全角度是可取的。此外，由于纸的质量原因，砑光辊子往往表面十分光滑，所以清理辊子表面的磨料会损伤辊子表面。
当用研磨作用强的刮刀片替代手工清理以清除顽固的沉积物时，在清理之前与之后更换刀片是必要的。研磨作用强的刀片一般不能放在原位，因为连续使用其磨蚀性太强了。由于必须更换刀片以防损坏辊子表面，往往要中断生产。希望能使由于更换刮刀片的需要而中断的生产最小化。
需要有一种在运转时能清除辊子表面上顽固的沉积物的刮刀片。也需要刮刀片在清除沉积物后仍保持在其刀架内，以减少对生产的中断。最后，需要刮刀片在清除沉积物后可几乎连续地使用。
发明内容
本发明人发现，在刮刀片长的前刃上有多个锯齿能有效地清除辊子表面的沉积物。“锯齿“这个术语及其变异，如在此使用的，指的是在刮刀片长的前刃上有故意不连续点。“锯齿”这个术语包括任何形式的缺口或间断，具有任何形状，使刮刀片的连续性中断处。这里使用的锯齿，其宽度大于或者等于深度，如深度与宽度比约1∶1至1∶10。刮刀片刀刃在这样的锯齿之间部分可称为齿或凸台。
本发明人已发现，当刮刀片在清理过程中磨掉时锯齿往往也磨损掉。因此，在沉积物被清除后，刮刀片可待在原处起传统无锯齿刮刀片的作用。本发明人还发现，若刮刀片用复合材料制造，可在辊子转动时基本上连续地接触辊子表面而不会对辊子表面产生不能接收的损伤。
本刮刀片适用于纸，聚合物膜，铺地板材料及纺织品的制造，并且适用于印刷及在制造卷筒式产品，即长度连续且绕在滚筒上的产品时使用辊子的其他工艺。本刮刀片的实施例能彻底清理辊子表面而不会对辊子表面有不可接受的磨损，而有有效刮除所需的结构特性，如刮刀片二个轴向的刚度。该刮刀片还趋于磨损均匀。该刮刀片的实施例还能在锯齿磨损后连续使用。
本发明的一个方面描述了刮刀片的本体的长刀刃上有很多锯齿。
优选的实施例可以包括一个或几个下列特征。本体包括斜面。锯齿为半球形。锯齿深度约1.50-8.50mm。锯齿深度不超过刮刀片宽度的25％，锯齿深度最好为刮刀片宽度的10-15％。锯齿深度沿刀刃是不均匀的。锯齿宽度约6.35-14.30mm。锯齿宽度之和约为刮刀片长度的30-60％，最好是40-50％，锯齿的节距，即一个锯齿中心至相邻锯齿中心的间距，约为9.50-25.40mm。锯齿节距沿刀刃不均匀。刀刃还包括很多释放切口。该释放切口从至少一些锯齿的底面伸入刮刀片片宽度中。
在另一方面，本发明描述的刮刀片，本体的长刀刃上有多个锯齿和多个释放切口，每个释放切口从至少一些锯齿伸到刮刀片宽度中。“释放切口”这个术语及其变异，正如在此使用的，指缝隙或狭长切口，其深度远大于宽度，如深度比约为1∶0.0625-1∶0.25。
优选实施例可包括一个或几个下列特征。释放切口形成在交替锯齿中。锯齿与释放切口的组合深度约为刮刀片宽度的15-30％。
在另一方面，本发明描述了包括本体的刮刀片，其本体有长刀刃，组成刮刀片的复合材料包括很多浸渍树脂的纤维层，且刀刃上有很多锯齿。
优选实施例可包括一个或几个下列特征。本体包括一斜面。复合材料是一包括很多单向纤维层和很多加强纤维层的层状结构。浸渍的树脂是热塑性树脂或者环氧树脂，即树脂内含环氧化物、氧乙烷、或乙氧烯基。该树脂的玻璃化温度约为65-315℃。树脂还包括磨料添加剂，由玻璃微珠、玻璃纤维、碎玻璃、人造或工业金刚石颗粒、二氧化硅颗粒、碳化硅颗粒、硼颗粒、锆颗粒、氧化铝颗粒、及其混合物组成。
在另一方面，本发明描述清理辊子的圆周面的方法，包括a)将刮刀片定位，该刮刀片包括本体，该本体具有靠近辊子表面的锯齿形长刀刃；b)将刮刀片锯齿形刀刃压向辊子表面；以及c)在压紧步骤的同时，使刮刀片沿与辊子的旋转轴平行方向摆动。
优选实施例可包括一个或几个下列特征。本体包括一斜面。组成刮刀片的复合材料是多层浸渍树脂的纤维层组成的层状结构。刮刀片的锯齿形刀刃间歇性地接触转动的辊子表面。刮刀片的锯齿形刀刃连续接触转动的辊子表面。锯齿形刀刃的锯齿在使用中磨损。本方法还包括在锯齿磨损后刮刀片保持与辊子表面接触。
在另一方面，本发明描述清理生产的方法，即从造纸辊子外表面清理涂料或纤维，本方法包括a)将刮刀片定位，该刮刀片包括本体，该本体具有在造纸过程中靠近辊子表面的锯齿形刀刃；及b)将刮刀片的锯齿形刀刃压紧在辊子表面上。
优选实施例可包括一个或几个下列特征。本体包括斜面，在压紧的时间，刀片沿与辊子转轴平行方向摆动，刮刀片的锯齿形刀刃间歇性地接触旋转的辊子表面。刮刀片的锯齿形刀刃于旋转的辊子表面保持连续接触。压紧步骤中压力为85-700N/m，最好是175-440N/m。组成刮刀片的复合材料是多层浸渍树脂的纤维层的层状结构。浸渍树脂的玻璃化温度为65-315℃。树脂还包括磨料添加剂，该磨料添加剂选自玻璃微珠、玻璃纤维、碎玻璃、人造或工业金刚石颗粒、二氧化硅颗粒、碳化硅颗粒、硼颗粒、锆颗粒、氧化铝颗粒及其混合物。锯齿形刀刃的锯齿在使用时磨损。且本方法还包括在锯齿磨损后刀刃仍接触辊子表面。
本发明的其他特征与优点可从以下的详细说明、附图及权利要求书中明了。
附图简要说明图1是一示意透视图，示出了与造纸辊子接触的刮刀片。
图2A是根据本发明一个实施例的刮刀片的示意透视图。
图2B是根据本发明的另一实施例的刮刀片的示意透视图。
图3是根据本发明另一实施例的刮刀片的示意透视图。
图4是根据本发明另一实施例的刮刀片的部件分解透视图。
图5是一压光组件的侧视示意图，示出本发明刮刀片的使用方法。
图6是干燥筒外皮部分的侧视示意图，示出本发明刮刀片的使用方法。
图7是单个锯齿通过其中心的高度放大横截面示意图。
图8是根据本发明实施例的单个锯齿通过其中心的高度放大横截面示意图。
优选实施例的详细说明参看图1，刮刀片2紧靠造纸辊子12，造纸辊子12绕其轴线沿箭头22所指方向旋转，以使刮刀片2的前刃13可去除辊子表面16上的污染物。在图1中，箭头18所指是加工方向或纵向，箭头20所指是横向。下述的刮刀片可用于图1所示环境且可按图1所示方式使用。
参看图2A，本发明的刮刀片10在其斜面14的前刃13上有多个锯齿24，在图2A中，锯齿24呈半球状，但也可采用各种形状，如正方形、矩形、三角形。在此使用的术语“半球状”包括半圆形，及其面积大于或小于半圆面积的弧形。锯齿24提供附加切削刃给刮刀片，有助于清除沉积物。半球形锯齿是优选的，因为它比带角形状的锯齿抗断能力强。带角的锯齿可能有断裂的风险，因为角是锯齿中薄弱点。其在清理时或者在对生产中早已松脱的沉积物作用是可能出现断裂。但带角的形状在某些场合可能是优选的，只要它有足够耐用性。在图2B中，锯齿24呈矩形。带角的形状的缺点可通过将角打圆而减轻，如有圆角的矩形锯齿。
典型的锯齿24，其深度26与宽度28一致，但必要时也可用深度及/或宽度不一致的锯齿。锯齿节距通常沿刮刀片刀刃也是均匀的，但在某些情况下不均匀节距也是需要的。例如，沿造纸机辊子长度上的某些位置可能有较厚或较粘的纸、纸浆及/或涂料的沉积物，如在与纸辐边缘对应位置上。在这种情况下，刮刀片与这些位置对应的锯齿可以做得深些，宽些和/或多些，以利于清除沉积物。锯齿的深度及宽度还由刮刀片在具体应用场合下所需刚度决定。
锯齿24的深度26受刮刀片宽度46的限制。虽然图2A及2B所示的锯齿在斜面14内，但锯齿深度可超出斜面。锯齿典型的最大深度为刮刀片10的宽度46的10-25％。锯齿最大深度最好为刮刀片宽度的10-15％。对造纸场合而言，锯齿深度26典型范围为1.50-8.50mm，如果锯齿深度大于8.50mm，则对刮刀片的结构牢固性或强度有不利影响。对刮削位置上是软沉积物的情况而言，如其沉积物主要来自基质水分的变动的情况，锯齿深度最好为1.50-4.75mm。对于刮削位置往往有大量沉积物堆积的情况，如沉积物由于过量涂层的情况，锯齿深度最好为4.75-8.50mm。如果锯齿太浅，则刮刀片不能适当清理辊子表面。此外，锯齿往往磨损很快。在某些场合，如沉积物是软的，而辊子材料是容易损坏的材料制成，则希望锯齿最好磨损得快些。这样，通过调整锯齿深度使锯齿寿命适应具体应用场合。
锯齿24的宽度28受刮刀片长度40及锯齿深度与刮刀片长度的节距的限制。锯齿总宽度一般为刮刀片长度的30-60％，以确保刀片结构牢固性。锯齿总宽度最好是刀片长度的40-50％，为50％最好。单个锯齿的宽度28的典型值是6.35-14.30mm。对于沉积物为软的情况而言，锯齿宽度最好是6.35-8.25mm，而对比较硬的沉积物的情况而言，宽度最好是8.25-14.3mm，如果对给定情况而言锯齿宽度28太窄，则刮刀片往往不起作用。如果锯齿宽度28太宽则刮刀片结构牢固性降低。
锯齿的节距是从一个锯齿中心到相邻锯齿中心的距离，如图2A中的箭头42所指。锯齿的节距往往由具体场合沉积物预期特性决定。在无锯齿的刮片中，刀片压力往往沿前刃全长分布。当前刃上有锯齿时，刀片压力分布在前刃无锯齿部分。因此刀片单位长度的压力在锯齿无锯齿部分增加。锯齿节距42的典型值为9.50-25.4mm。对沉积物为软的情况，锯齿节距42对给定的锯齿宽度而言往往较长，约19.05-25.40mm，使刀片压力分布在较长的无锯齿区。对于较硬的沉积物的情况，锯齿节距42对给定锯齿宽度而言往往较短，约9.50-19.05mm，使刀片压力集中在较短的锯齿无锯齿部分。
上述锯齿尺寸与节距适合于复合材料刮刀片。若用其它材料制造刮刀片，锯齿的尺寸和节距可改变，若用较强较刚性的材料，锯齿总宽度可以较大，导致节距变小。同样，在刮刀片刚性较大而材料胶硬的情况下，则锯齿可较深。
锯齿24可在斜面14形成前或形成后在刮刀片中加工出来。图7提供沿图2A的7-7线剖开的锯齿横截面图。图8提供的与图7相同的横截面，但锯齿角度不同。如上所述，斜面14的角(在图7和8以α表示)是形成在斜面14与刮刀片背面8之间的夹角。参看图7，如果锯齿是在斜面形成前加工的，则锯齿的最终角β1往往与斜角角度相同。参看图8，如果锯齿在斜面形成后加工，则锯齿最终角β2是可调整的。锯齿角度β是横跨锯齿所绘的假想线L与刮刀片背面8形成的角度。锯齿角度的典型的范围是35°-90°，最好是45°-90°，图7与8所示的锯齿半球形型面是用锥形刀具平行与刮刀片的宽度46切削形成的(图2A)。其它形状刀具及/或其它切削方向加工可形成或不同的锯齿型面。
参看图3，刮刀片10的实施例还包括多条释放切口44。释放切口44通过从锯齿24的底面45切出一条伸进刮刀片10的宽度46中的槽而形成的。有时沉积物可形成在辊子的四周，产生凸起的条纹。在这种情况下，刮刀片10的前刃13可能发生略高于此条纹的弯曲，将前刃举离辊子表面。结果。前刃不能有效清理辊子表面的沉积物，因为前刃支撑在沉积物表面上，释放切口44使刮刀片沿纵向产生局部弯曲。因此，刮刀片的前刃13一般能较紧贴在沉积物条纹表面，使锯齿24的边缘切入沉积物。
一般，释放切口44的深度48与宽度47通常是均匀的，但必要时其深度及/或宽度可以是不均匀的。例如，沿辊子表面的一些部位有形成沉积物条纹的倾向。与这些部位相应的刮刀片的锯齿可以有较长的释放切口，以利于清理。释放切口44可在所有锯齿24中都有，或者必要时只在某些锯齿中有。释放切口44最好交替形成在锯齿中。如果所有锯齿中有释放切口，则刮刀片的可曲性过大而结构牢固性下降。
释放切口的深度48受刮刀片10的宽度46的限制，释放切口44的宽度受到锯齿24宽度28的限制。释放切口的深度与宽度由刮刀片在具体场合下要求的刚性决定。锯齿与释放切口的最大组合深度一般为刮刀片10的宽度46的15-30％。如果锯齿与释放切口的组合深度超过刀片宽度的30％，则刮刀片的结构牢固性下降而可曲性过大，导致清理无效。如果锯齿及释放切口的组合深度小于刀片宽度的15％，则刮刀片可曲性差且会支撑在沉积物表面。对造纸场合而言，锯齿与释放切口的组合深度范围为12.5-25.5mm，释放切口宽度一般为1.5-3.2mm。
刮刀片10可用金属制造，如碳钢，不锈钢，镍，镍合金(如蒙乃尔合金)，或青铜，涂上合金或陶瓷材料的金属，塑料或“复合”材料，即纤维增强聚合材料。
金属刀片一般沿纵向，即垂直与造纸机辊子旋转轴方向的刚性好，并且耐磨性也好。金属刀片往往会对腐蚀敏感，如在机器的某些部位使用可能引起辊子不能接受的磨损。因此金属刀片往往用于造纸机的干燥器部分，特别是相克式单缸(Yankee cylinder)中。
塑料刀片往往用于造纸机中不宜用金属刀片的位置。塑料刀片往往刚性差且在造纸工业使用的典型温度下会老化。塑料刀片一般用在辊子表面相对较软的场合，如压延区内软胶覆盖的压辊上。
复合材料刀片通常由多个浸渍树脂的纤维层组成，每个纤维层典型地具有一编织结构，使一定比例的纤维沿纵向铺设，而其余纤维沿横向铺设，即平行于造纸机辊子旋转轴方向。在本领域横向垂直于纸辐行进方向且由图1的箭头20指出。
虽然复合材料刀片往往比金属刀片磨损较快，但它往往对辊子表面的磨损较少。由于复合刀片能适应不同场合的用途比金属或塑料刀片广。复合刮刀片可用于不同辊子表面材料，如铸铁、冷硬铸铁、结构钢的镀上铬、Teflon、热喷镀、镀聚氨酯及橡胶，及纤维的压辊；还可用于造纸机的各种位置，如干燥筒，砑光辊子，半干砑管辊子，卷纸缸，及施胶机(size press)。
复合材料刮刀片的厚度范围可为1.40-3.20mm，取决于刮刀片在造纸工艺中的位置及所经受的操作温度。金属刮刀片往往比复合材料刮刀片薄，其范围约为0.8-1.5mm，而塑料刀片往往很厚，如约6.00mm以上。较薄的刮刀片在其使用寿命内往往能比较有效地清理辊子表面。因为薄刀片的前刃比厚刀片的薄，因此其单位面积的压力比厚刀片的高。较厚刀片往往机械强度大，刀片使用寿命长，刮刀片的宽度也取决于刮刀在造纸工业中的位置及其所受操作条件，其范围约为50-125mm，本领域专业技术人员知道如何选择适当刮刀片的厚度与宽度以便与刮刀片希望的工作寿命及辊子表面污染水平平衡。
参看图4，刮刀片10的优选实施例包括的层状结构，该层状结构由多个层单向纤维层32和多个层加强纤维层32构成，加强纤维层32包括很多单向纤维31。单向层32布置成在层状结构中单向纤维31与平行于刮刀片10的长轴方向对齐。加强层30与单向纤维层32的不同之处在于，加强层中大部分纤维不平行于刮刀片10的长轴定向。优选加强层30被包括在层状结构中以提供加强作用，如提高刚度或强度，或增加刮刀片的厚度。图4中示意性地示出了加强层30，而未指出纤维的方向，加强层30可以是编织结构或非编织结构，其纤维可以基本沿纵向或二个或多个方向对齐。
图4示出的刮刀片的实施例包括9层。典型的复合刮刀片包括5-20层，但可包括更多层，取决于刮刀片10要求的厚度。本领域专业技术人员知道，复合刮刀片层数的确定是根据具体刮削场合的使用要求而确定的。每层单向层32及加强层30均浸渍环氧树脂或热塑性树脂，使这些层均可层压，即在压力和温度下粘在一起而形成单件层状结构。
如图4所示，刮刀片10的一个实施例的层状结构可由加强层30于单向层32交替形成。优选加强层30包括在编织结构中沿二个或多个方向对齐的玻璃纤维。图4所示刮刀片10的实施例适合于要求有较高磨损性的刮削场合，如具有较高含水量，如约4-10％的涂料纸辐的砑光，这时往往会在辊子表面上堆积多的涂料颗粒。刮刀片10的层状结构中各层一般以核心层34为中心对称布置，如图4中加强层30所示。如果各层对核心层34不对称布置，则刮刀片可能沿长轴发生弯曲或枢曲。
适用于单向层32的纤维包括玻璃纤维，陶瓷纤维，及其混合物，最好是玻璃纤维。正如这里使用的，“纤维”这个术语是用于包括长度大于宽度的单丝或复丝合般线。单向层可包括相对短的纤维段或连续长纤维，即跨刮刀片长度的纤维。单向纤维层最好以连续长纤维为主。
适用于单向层的纤维是对形成造纸辊子表面的材料，如为铸铁、冷硬铸铁、铸钢、或包括陶瓷或金属为基本材料的热喷涂层有足够的研磨作用；因此他们能清理及/或减轻辊子表面粗糙度。适用于单向纤维层的纤维通常刚性好，以致能在纵向对刮刀片提供强度。如果构成单向层的纤维刚性不够，则刮刀片本身的弯曲就会增加，可导致对辊子表面的刮削无效，因为刮刀片在施加压力以清理辊子表面时易于弯曲。
单向纤维一般以编织形式提供，形成单向层。包括单向纤维的适用织物在技术上一般叫做“单向织物”，即使该编织物具有一部分纤维对齐在不同方向上的编织结构。适用的单向织物至少含60％(重量)的单向纤维。单向织物优选至少包括75％(重量)的单向纤维90％(重量)最好。
单向织物最好具有一编织结构，以使通过浸渍树脂和刮刀片的制造织物能保护其形状。在刮刀片制造时，大片的单向层，以及如需要的话还有加强层，用树脂浸渍。浸渍后，浸渍后的各层层层相互叠合，以形成一层状结构。然后层状结构在高温高压下使树脂固化，将各层粘合在一起。固化的层状结构随后切成二件或多件刮刀片，每片有长轴。
包括多个单向纤维的适用单向织物可从俄亥俄州布鲁克威尔的Fibre Glast Developments公司买到，如1093E-玻璃织物，从缅因州布伦瑞克的Saint-Gobain BTI公司买到，如E-LPb 425及E-LPb5670°单向织物。
适用于单向层及加强层的浸渍树脂包括热塑料性树脂或环氧树脂。最好应用有环氧树脂、固化剂、或硬化剂的环氧树脂系统。用于刮刀片的树脂选用能经受具体刮削场合使用的操作温度，在工作时，用于制造刮刀片的树脂接触辊子表面。该所使用的树脂不应熔化并污染辊子表面，但应磨损，露出各层的纤维。由于树脂没有研磨作用，树脂的磨损最好比纤维快树脂的玻璃化温度Tg是树脂能够耐工作温度的标记。本发明适用于刮刀片的树脂的Tg约为55-315℃，取决于待刮辊子表面的温度。对于高温砑光场合，优选的树脂是Tg范围约为65-315℃的环氧树脂，约85-315℃更好。如果对具体刮削场合而言固化的树脂的Tg太低，则树脂往往会熔化并污染辊子表面。高Tg的树脂一般而言对于在低温下工作的压辊上使用刮刀片而言是不必要的浪费。
适用的环氧树脂系统在市场上可从Fibre Glast Developments公司买到，如带有2020、2060、2120环氧硬化剂的2000系统环氧树脂，并从得克萨斯州休斯顿的Resolution Performance Products公司买到，如带EPI-CURE固化剂9552的EPON828树脂或带EPI-CURE固化剂W的EPON826树脂。另外，从Resolution PerformanceProducts公司克买到的诸如EPON828或826树脂之类的环氧树脂可用其它固化剂固化，如从路易斯安娜州巴吞鲁日的Albemarle公司买到的ETHACURE100固化剂，或亚甲基双苯胺。本领域专业技术人员知道如何选用适当的树脂，使其Tg适合具体刮削合并便于使用，如固化剂所需时间，及安全保障措施。
本发明的刮刀片包括50-75％(重量)的纤维材料，最好是60-70％，及25-50％(重量)的树脂，最好30-40％。当刮刀片纤维材料百分数增加时，刮刀片的Tg往往增高，因为纤维材料往往比树脂的玻璃化温度高。本发明的刮刀片的Tg约为75-315℃，取决于待刮辊子表面的温度。对高温砑光场合，刀片的Tg最好是约100-315℃，约150-315℃更好。纤维材料比例增加也往往会增加刮刀片的耐磨性。
通常，在粘到层状结构之前的每层厚度对于单向层而言约为0.2-0.50mm，对加强层约为0.09-0.50mm。如上所述，通常复合材料刮刀片的厚度范围是约1.50-3.20mm。
用于浸渍单向或加强层的树脂可以包括磨料添加剂，如玻璃微珠(空心的或实心的)，玻璃纤维，碎玻璃，人造或工业金刚石颗粒，二氧化硅颗粒，碳化硅颗粒，硼颗粒，锆颗粒，氧化铝颗粒，及其混合物。树脂以空心或实心玻璃微珠优选，空心玻璃微珠最好。刮刀片所有的纤维层最好包括含玻璃微珠的树脂。树脂中使用的玻璃微珠的量较好占玻璃球重量的5％以上，占20％以上更好。适用的玻璃微珠的粒径一般限制在小于各层纤维层厚度。玻璃微珠粒径最好小于120μm，小于75μm更好。适用的中空玻璃微珠市场上可从明尼苏达州采矿与制造公司买到，如3mTMScotchliteTM玻璃膜泡S32，K46及S60。
浸渍树脂还可包括减摩剂，如碳颗粒，聚四氟乙烯粉。降低刮刀片与辊子表面之间的摩擦往往能降低刮削时产生的热量，从而延长刮刀片使用寿命，这样的减摩剂在锯齿已磨损而刮刀片作为无锯齿刮刀片工作时是很有用的。本领域专业技术人员知道如何选用适当的添加剂来满足具体刮削场合的要求，如提高或降低耐磨性或降低摩擦，并获得最终的产品特性。
加强层一般包括碳纤维，聚芳基酰胺纤维，陶瓷纤维，玻璃纤维及其混合物。加强层可以是编织或非编织结构，纤维可基本上沿纵向或二个或多个方向对齐。编织结构往往可提供比非编织结构更好的耐磨性。加强层可编织成平纹，缎纹或斜纹织造型式，最好式平纹或缎纹。加强层单位面积重量最好是约60-350g/m2。
包括碳纤维的加强层通常用于减摩并提高沿纵向的刮刀片强度。碳纤维的特征是高拉伸强度和高刚度，但不耐磨。因此，虽然碳纤维的端部作用于辊子表面上，但它往往不对辊子表面形成刻痕。聚芳基酰胺纤维可提供刮刀片的拉伸强度和耐磨性。陶瓷纤维或玻璃纤维加强层提供刮刀片更强的耐磨性。鉴于上述，本领域专业技术人员知道如何选用层状结构中加强层的适当的成分和层数，来满足具体刮削切合的要求，如减摩，增强刚性或增加耐磨性。
加强层合用材料可从Fibre Glast Developments公司买到，如241玻璃纤维编织织物，530 3K石墨织物，5495HS Kevlar织物，及从Saint-Gobain BTI公司买到，如CBX3006K碳织物及ARBX350聚芳基酰胺织物。
图5示出典型的联机砑光机，它包括两个机组50，每个机组包括二个软辊子52和一个金属辊子54。软辊子52通常由弹性或让压性(yieldable)材料制造，如纤维增强环氧树脂。金属辊子54可由铸铁，冷硬铸铁，球墨铸铁，锻钢或铸钢做成。金属54还可涂上由含陶瓷或金属基材的热喷镀涂层，如含金属基材的碳化物。各金属辊子54的转动方向由箭头22表示，在导向辊子62帮助下纸辐60通过砑光机组50。
应用二把刮刀片，第一把刮刀片56压紧第一机组50的金属辊子54，第二把刮刀片58压紧第二机组50的金属辊子54。通常在联机的砑光机中，刮刀片基本上连续地压紧辊子表面。刮刀片56，58可位于金属辊子54圆周上任何位置，只要其前刃13(图1)反着金属辊子转动方向工作，如图5所示。各刮刀片最好在纸辐60已通过每个机组50的由软辊子52及金属辊子54形成的二条压辊间隙后再定位。这样的位置可确保纸辐通过一整圈后刮刀片再清理金属辊子。本领域专业技术人员知道刮刀片最合适的位置要考虑特殊工作条件，如辊子附近纸辐与工具或其它设备的工艺路线，安全条件及维修条件。
斜面14(图1)与由刮刀片的背面8形成的水平面之间的夹角为45°，斜面14即以此角进行切割。刮刀片的背面8与刮刀片前刃13在辊子表面上的切线形成的夹角是刮刀片56，58的工作角A(图5)，通常此工作角A范围约为25-30°。刮刀片对辊子的压力是通常约为85-700N/m，最好是175-440N/m。
当机器工作失常，致使砑光辊子上由大量沉积物时(如纸辐上涂上太多涂料，干燥器不能使涂料充分干燥)，机器操作人员立即用锯齿刮刀片(见图5中的刮刀片56，58)替代砑光辊子机区域现有的刮刀片(它可以是开始有锯齿但现在已磨损到无锯齿或对有效清理沉积物而言太浅的程度)是有利的。一旦清除了沉积物，锯齿刮刀片56，58可间歇性地作用到金属辊子54的表面，为了随后的清理作业。但通常刮刀片此后最好在辊子运转时基本上连续地作用在砑光辊子表面如传统的联线砑光机。如上所述，清理中当斜面磨损，锯齿也磨损。因此，沉淀物清除后，刮刀片可留在原处，以起无锯齿刮刀片的作用。锯齿刮刀片56，58最好由复合材料构成且在运转时可保持与砑光辊子表面基本连续接触而不会对辊子表面有不可接受的损伤。近于连续地使用刮刀片可确保从辊子表面连续清除磨损的污染物。
图6示出造纸机或涂敷机一部分典型干燥区域，包括干燥筒100。干燥筒100可用铸铁，冷硬铸铁，球墨铸铁，锻钢或铸钢构成。各干燥筒100的转向由箭头102表示。纸辐112在干燥毡辊子104帮助下通过干燥筒100。干燥区域的造纸毛布114通常用于通过加强纸辐与干燥筒100的接触有助于从纸辐112上去除水分。
将一把刮刀片110定位在刀架上且其前刃靠近各干燥筒100表面是有利的。通常在干燥区域，刮刀片间断地施力于干燥筒表面。希望清理时，施力于刮刀片刀架，将刀片压向干燥筒表面。施力时刮刀片看成“加载”。当清除了沉积物，力消失，且刮刀片离开表面，即刀片“卸载”。
刮刀片110可位于干燥筒100圆周上任何位置，只要前刃13(图1)逆着金属辊子转向工作，见图6。各刮刀片110最好在纸辐112已环绕每个干燥筒100周边通过后再定位。此位置确保刮刀片在纸辐走一整圈后再清理干燥筒。本领域专业技术人员知道刮刀片最合适位置应考虑特殊的操作条件，如纸辐及工具或待刮除辊子附近的其它设备的工艺路线，安全条件及维修条件。
刮刀片100的斜面角及工作角与上述相同，参看图5。
当机器出现工作失常时，如纸辐断裂，使大量沉积物沉积在干燥筒上，这时要用锯齿刮刀片110替代任何传统的无锯齿刮刀片或磨损的锯齿刮刀片，随后将锯齿刮刀片压紧干燥筒100的表面。在工作失常时通常将干燥区中的所有刮刀片都加载。一旦沉积物被清除后，干燥区全部刮刀片均卸载。通常，在往后需要清理时最好使锯齿刮刀片110间歇性地压向干燥筒100表面(为加载并卸载)。
如上所述，在清理过程中随着斜面的磨损锯齿也磨损，刮刀片可留在原处作无锯齿刮刀片用。
刮刀片110对干燥筒100的压力约130-350N/m，有利的是，干燥区的锯齿刮刀片可日常使用，不必在工作失常时立即替换，除锯齿无锯齿已磨光。
优选，安装刮刀片的刀架上固定着锯齿刮刀片时可摆动。通常刮刀片沿横向(图1，方向20)作摆动。锯齿刮刀片的摆动往往能改进刮刀的清理能力，因为在某些情况下，没有摆动，只靠锯齿间的凸台来清除环形涂料条纹，导致沉积物的灯芯绒效应，锯齿刮刀片的摆动促进这些条纹的清除。锯齿刮刀片的摆动快速地去除了这些条纹。据信，摆动使凸台边，即锯齿与凸台交界处，能沿横向切入沉积物中。这样，锯齿刮刀片能同时沿二个方向清理辊子表面。
锯齿刮刀片的摆动对于辊子表面损伤会影响成品品质的工艺，如纸的砑光，也是重要的。如果锯齿刮刀片在压向砑光辊子表面时不作摆动，则锯齿之间的凸台一旦沉积物被清除便会损坏辊子表面。损伤形式是辊子表面上有与刮刀片上凸台位置相应的环形条痕。当这样的条痕形成在砑光辊子上(图5的辊子54)，生产的纸辐60(图5)通常在与该条痕对应区域内有能降低纸的光泽度的窄条痕。摆动能阻止辊子表面有这种环出现。摆动的范围通常不受限制，只要刮刀片在与纸辐(图5中纸辐60和图6中纸辐112)的路线相应的区域内保持与辊子表面接触。沿单方向摆动的范围为约15-230mm。
图5及图6是示意图，示出锯齿刮刀片二个可能的位置本领域专业技术人员知道造纸机中干燥区域和砑光区域的布置是可变的。该锯齿刮刀片适合于清除造纸机在辊子上的沉积物，不管该辊子在何处，且不局限于只在图5及图6所述的结构中应用。
例1复合材料刮刀片在市场上可购自Essco公司，商品名为ELIFiberline，它可按美国专利5,174,862(黑尔等人)用涂有研磨作用的涂料改善质量。本刮刀片10的尺寸为长767mm，宽76mm，厚2.8mm。涂上研磨涂料后，在每个刮刀片的前刃上切出斜面14，该斜面为45°角。参看图2，在复合材料刮刀片的斜面上形成多个锯齿24，锯齿深度26为1.9mm，宽度24为6.35mm，及锯齿节距42为12.7mm。
无锯齿经过改进(有涂层和斜面)的刮刀片在图5所示商用造纸机的两台砑光机组上连续使用。该刮刀片对金属辊子54的力为350N/m，工作角约27°，刮刀片上有热喷镀涂层。在纸辐断裂时，将一锯齿刮刀片放置在与图5所示第一机组50相似的第一砑光机组中，在锯齿刮刀片使用的头几个小时内工艺参数不变。
替换时金属辊子54上有些模糊，75°光泽度的纸制品变为68.5。下一卷光泽度由75°的纸制品(在锯齿刮刀片插入约1小时后)，变为70.9。下一卷纸制品，如约一小时后，75°光泽度为71.1。锯齿24在工作45分钟内已磨损，但刮刀片留在原处作普通无锯齿刮刀片可用3天。据认为这段时间对连续使用的刮刀片而言是可以接受的工作寿命。
例2
如例1所述，制造的改良复合材料刮刀片可以没有锯齿和有锯齿(分别为刀片A和B)。第三种复合材料刮刀片，刀片C，是加强层和单向层交替放置形成的，见图4，其外层与核心层由加强层构成。加强层用玻璃纤维织物构成，编织成平纹织造型式，由Essco公司供应。单向层由1093E玻璃纤维织物构成，一种含95％(重量)单向纤维的玻璃纤维织物，可从Fibre Glast Developments公司购买。浸渍树脂是Tg约为180℃的环氧树脂。树脂所含13％(重量)中空玻璃微珠的粒径60μm。每个刀片A、B、C的长305mm，宽76mm，厚2.8mm。
每把刀片在磨损试验机上试验，确定其对清除沉淀物的有效性。磨损试验机包括一热喷镀的实验室规模的砑光辊子。辊子的尺寸为长205mm，直径229mm。辊子内有电热元件，可将辊子表面温度调到高达205℃。辊子的转速可高达1,065m/min。带气动摆动器的刮刀片刀架装在实验机上，使实验的刮刀片可靠在辊子表面并基本上沿横向(图1，方向20)摆动。单方向移动范围约25mm。
为了模拟涂料在砑光辊子上的沉积，在辊子上喷涂含矿物颜料及带有淀粉粘结剂的丁苯胶乳的涂料，并加热的表面温度为约175℃。在辊子表面上干燥的涂料形成一层厚1.6-3.2mm的涂层。辊子的转速为940m/min。
刀片A、B、C贴紧有干燥涂层的旋转辊子。刀片压力为350N/m，由于沉积物清除很迅速，每次试验均拍照，因此刀片性能可一幅幅观察。胶片速度每秒30幅。当锯齿之间的凸台清除涂料的环形条纹时，有锯齿的刀片B和C立即在干涂层上产生灯芯绒效应。这些条纹用来回的移动可基本地清除。用刀片B在42幅(1.4秒)，用刀片C在46幅(1.5秒)完全清除干涂层。虽然无锯齿的刀片A能迅速清除大部分干涂层，但在辊子表面上留下模糊的涂料。用刀片A要在126幅(4.2秒)时才完全清除干涂层。清理时间的差异与产生环境中清理能力的重大差异相应。
其它实施例见如权利要求书。例如，本发明的刮刀片适用于其它应用压辊的卷材料造工业，如印刷，聚合物薄膜、做地板的材料，和织物。刮刀片的应用已知有各种工业上的应用，如带钢的卷绕和喷涂，食品加工，化学加工，废水处理及废浆脱水。虽然上述锯齿刮刀片有斜面，但在某些场合未必应用斜面。此外可用不同形状的刀刃。虽然上述并示于图中的锯齿为半球形，但其它形状也可用。在一把刮刀片上还可用不同形状锯齿，如有些是半球形，有些是矩形，虽然释放切口只在锯齿内，但在一定场合也可将释放切口置于刮刀片的锯齿无锯齿部分。本领域专业技术人员明白可对本发明作各种修改而不脱离本
权利要求
1.一种刮刀片，包括具有长刀刃的本体，该长刀刃构造成可作用于在旋转轴上转动的辊子圆周面，所述刀刃上形成多个锯齿。
2.如权利要求1的刮刀片，其中，所述本体包括斜面。
3.如权利要求1的刮刀片，其中，所述至少一些锯齿呈半球形。
4.如权利要求1的刮刀片，其中，所述至少一些锯齿的深度约为1.50-8.50mm。
5.如权利要求1的刮刀片，其中，所述锯齿的深度不超过刮刀片宽度的25％。
6.如权利要求5的刮刀片，其中，所述锯齿深度约为刮刀片宽度的10-15％。
7.如权利要求4的刮刀片，其中，所述锯齿的深度沿刀刃是不一致的。
8.如权利要求1的刮刀片，其中，所述锯齿的宽度约为6.35-14.30mm。
9.如权利要求1的刮刀片，其中，所述锯齿宽度之和约为刮刀片长度的30-60％。
10.如权利要求9的刮刀片，其中，所述锯齿宽度之和约为刮刀片长度的40-50％。
11.如权利要求1的刮刀片，其中，所述锯齿以约为9.50-25.40mm的节距设置在刀刃上，所述节距是从一个锯齿中心至相邻锯齿中心测量的。
12.如权利要求1的刮刀片，其中，所述锯齿的节距沿刀刃是不一致的。
13.如权利要求1的刮刀片，其中，所述刀刃还形成多个释放切口。
14.如权利要求13的刮刀片，其中，所述释放切口从至少一些锯齿的底面伸入刮刀片宽度中。
15.一种刮刀片，包括带有长刀刃的本体，该长刀刃构造成可作用于在旋转轴上转动的辊子圆周面辊子的圆周面，该刀刃有多个锯齿及多个释放切口，每条释放切口从至少一些锯齿的底面伸入刮刀片宽度中。
16.如权利要求15的刮刀片，其中，一释放切口形成在交替的锯齿中。
17.如权利要求15的刮刀片，其中，一个锯齿与一条释放切口的组合深度约为刮刀片宽度的15-30％。
18.一种刮刀片，包括带有长刀刃的本体，该长刀刃构造成可作用于在旋转轴上转动的辊子外表面辊子的圆周面，该刮刀片由复合材料构成，包括多个浸渍树脂的纤维层且该刀刃上有多个锯齿。
19.如权利要求18的刮刀片，其中，所述本体包括一斜面。
20.如权利要求18的刮刀片，其中，所述复合材料是层状结构，该层状结构由多个单向纤维层和多个增强纤维层构成。
21.如权利要求18的刮刀片，其中，所述树脂可选用热塑性树脂和环氧树脂。
22.如权利要求18的刮刀片，其中，所述树脂的玻璃化温度约为65-315℃。
23.如权利要求18的刮刀片，其中，所述树脂还包括磨料添加剂，该磨料添加剂选自玻璃微珠玻璃纤维、碎玻璃、人造或工业金刚石颗粒、二氧化硅颗粒、碳化硅颗粒、硼颗粒、锆颗粒、氧化铝颗粒及其混合物。
24.一种清理在旋转轴上旋转的辊子的圆周面子圆周面的方法，包括下列步骤a)将刮刀片定位，该刮刀片包括本体，该本体具有靠近辊子表面的锯齿形长刀刃；b)将刮刀片锯齿形刀刃压向辊子表面；以及c)在压紧步骤的同时，使刮刀片沿与辊子的旋转轴平行方向摆动。
25.如权利要求24的方法，其中，所述本体包括一斜面。
26.如权利要求24的方法，其中，所述锯齿刮刀片由具有层状结构的复合材料构成，该层状结构包括多个浸渍树脂的纤维层。
27.如权利要求24或25的方法，其中，所述刮刀片的锯齿形刀刃间歇地保持与旋转的辊子表面接触。
28.如权利要求24或25的方法，其中，所述刮刀片的锯齿形刀刃基本上连续地保持与旋转的辊子表面接触。
29.如权利要求26的方法，其中，所述锯齿形刀刃的锯齿使用时磨损，且本方法还包括在锯齿磨损后刮刀片仍与辊子表面接触。
30.一种从旋转的造纸辊子的圆周面清除生产污染物的方法，包括下列步骤a)将刮刀片定位，该刮刀片包括本体，该本体具有在造纸过程中靠近辊子表面的锯齿形刀刃，以及b)将刮刀片的锯齿形刀刃压紧在辊子表面上。
31.如权利要求30的方法，其中，所述本体包括一斜面。
32.如权利要求30或31的方法，其中，在压紧步骤的同时，该刮刀片沿基本上与辊子的旋转轴平行方向摆动
33.如权利要求32的方法，其中，所述刮刀片的锯齿形刀刃保持间歇性地接触旋转的辊子表面
34.如权利要求32的方法，其中，所述刮刀片的锯齿形刀刃保持连续地与旋转轴的辊子表面接触
35.如权利要求30的方法，其中，所述压紧步骤是在约为85-700N/m的压力下进行的
36.如权利要求35的方法，其中，所述压紧步骤是在约为175-440N/m的压力下进行的
37.如权利要求30的方法，其中，所述锯齿刮刀片具有呈层状结构的复合材料构成，该层状结构包括多个浸渍树脂的纤维层
38.如权利要求37的方法，其中，所述树脂的玻璃化温度约为65-315℃
39.如权利要求37的方法，其中，所述树脂还包括磨料添加剂，该磨料添加剂选自玻璃微珠、玻璃纤维、碎玻璃、人造或工业金刚石颗粒、二氧化硅颗粒、碳化硅颗粒、硼颗粒、锆颗粒、氧化铝颗粒及其混合物。
40.如权利要求37的方法，其中，所述锯齿形刀刃的锯齿使用时磨损，且本方法还包括在锯齿磨损后刮刀片仍与辊子表面接触。
全文摘要
本发明提供了刮刀片(10)，其适用于纸的产生，特别适合在砑光机中使用。该刮刀片在其前刀刃上有多个锯齿(24)。
文档编号D21G3/00GK1659337SQ03813076
公开日2005年8月24日 申请日期2003年6月4日 优先权日2002年6月6日
发明者G·卡里尔 申请人:S·D·沃伦公司