KLINGEN MIT THERMISCHEN SPRITZSCHICHTEN UND VERFAHREN

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft eine Klinge, insbesondere für Anwendungen in der Drucktechnik und/oder bei der Papierherstellung, umfassend einen flachen und länglichen Grundkörper mit einem in einer longitudinalen Richtung ausgebildeten Arbeitskantenbereich, wobei der Arbeitskantenbereich mit wenigstens einer Keramik-basierten Beschichtung überzogen ist. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von entsprechenden Klingen, durch das Herstellverfahren erhältliche Klingen und verschiedene Verwendungen der erfindungsgemässen Klingen.

Stand der Technik

[0002] In der Druckindustrie kommen Klingen insbesondere in Form von Rakel zum Abstreichen überschüssiger Druckfarbe von den Oberflächen von Druckzylindern bzw. Druckwalzen zum Einsatz. Solche Klingen basieren meist auf einem Grundkörper aus Stahl mit einer speziell ausgeformten Arbeitskante.

[0003] Besonders beim Tiefdruck und Flexodruck hat die Qualität der Klingen bzw. Rakel einen entscheidenden Einfluss auf das Druckergebnis. Unebenheiten oder Unregelmässigkeiten der mit dem Druckzylinder in Kontakt stehenden Arbeitskanten der Rakel führen z. B. zu einer unvollständigen Abstreifung der Druckfarbe von den Stegen der Druckzylinder. Dadurch kann es auf dem Druckträger zu einer unl<ontrollierten Abgabe von Druckfarbe kommen.

[0004] Die Arbeitskanten von Rakel sind während dem Abstreichen der Farbe an die Oberflächen der Druckzylinder oder Druckwalzen angepresst und werden relativ zu diesen bewegt. Somit sind die Arbeitskanten, insbesondere bei Rotationsdruckmaschinen, hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt, welche einen entsprechenden Verschleiss mit sich bringen.

[0005] Derartige Klingen sind daher grundsätzlich Verbrauchsgegenstände, welche periodisch ausgetauscht werden müssen. Um die Qualität und Lebensdauer der Klingen zu verbessern, werden die Arbeitskanten der Klingen daher üblicherweise mit Beschichtungen oder Überzügen versehen. Häufig werden Beschichtungen auf Basis von Metallen, Legierungen, Hartstoffen oder Kunststoffen eingesetzt. Die stofflichen Beschaffenheit der Beschichtungen beeinflussen dabei im Besonderen die mechanischen und tribologischen Eigenschaften der Klingen massgeblich.

[0006] Aus der DE 601 07 902 T2 (BTG Ecléplens S.A.) ist z.B. eine Rakel bekannt, welche für das flexographische Drucken geeignet ist. Zur Erhöhung der Lebensdauer verfügt die Rakel an der Arbeitskante über eine Keramikbeschichtung welche vorzugsweise auf Al₂O₃ basiert und ZrO₂ sowie optional TiO₂ umfasst. Die Härte der Keramikbeschichtung entspricht 0.55 - 0.8 mal der Härte einer Keramikhülse einer Farbauftragswalze welche mit der Rakel verwendet wird. Die Auftragung der Keramik erfolgt durch atmosphärisches Plasmaspritzen (APS).

[0007] Auch bei der Papierherstellung kommen Klingen zum Einsatz, beispielsweise in Form von Schaberklingen, Streichmessern, Kreppschabern oder Perforationsmessern.

[0008] Beispielsweise werden zur Oberflächenveredelung von Papier mit Streichmaschinen spezielle Streichfarben oder Streichmassen auf die Papieroberflächen aufgetragen bzw. aufgestrichen. Bei den Streichfarben handelt es sich um Anstrichmittel, bestehend aus Pigmenten, Bindemitteln und Additiven, die z.B. zur Verbesserung der Haptik oder Bedruckbarkeit auf die Papieroberfläche aufgetragen bzw. aufgestrichen werden. Das Abstreichen der überschüssigen Anstrichmittel erfolgt dabei durch Streichmesser, welche elastisch gegen die durch die Streichmaschine laufende Papierbahn gedrückt wird. Durch den Aufpressdruck der Streichmesser kann dabei die Auftragsmenge der Anstrichmittel kontrolliert werden. Bei diesem Prozess sind die Streichmesser bzw. Klingen hohen Belastungen ausgesetzt.

[0009] Beim Anlegen, wenn noch keine Streichfarbe vorliegt, erhitzen sich die Streichmesser an der Spitze aufgrund der Trockenreibung sehr stark. Hierbei kann es durch den Wärmeeintrag zu einer Deformation der Streichmesser kommen. Wird dann Streichfarbe zugegeben, erfolgt eine rasche Kühlung, was zu grossen Spannungen in der Klinge führt. Durch den während dem Abstreichen auftretenden abrasiven Verschleiss in der Klingenspitze können zudem Körner aus der Oberfläche der Klingenspitze ausbrechen, was lokal zu einer Streifenbildung auf der Papierbahn führt.

[0010] In diesem Zusammenhang offenbart die WO 2007/003332 A1 (BTG Ecléplens S.A.) eine Klinge bzw. ein Streichmesser zum Aufbringen von Streichfarbe auf eine Papierbahn. Die Klinge verfügt über einen mehrschichtigen Aufbau mit einem metallischen Substrat, welches mit einer Zwischenschicht und einer verschleissfesten Deckbeschichtung beschichtet ist. Die Zwischenschicht weist eine geringere thermische Leitfähigkeit auf als die Deckschicht und kann z.B. aus Oxiden, Oxidmischungen, Keramiken, Keramiken mit Metallen, Keramiken mit Polymermaterial, Polymermaterial mit Keramil<füller, einem Polymermaterial, Zirkonoxid oder Titanoxid bestehen. Die Deckschicht kann z.B. Metall-, Carbid- oder Cermet-basiert sein. Erwähnt sind beispielsweise Materialen aus WC/CoCr, WC/Ni, CrC/NiCr, Mischungen aus WC und CrC in einer metallischen Phase; eine Chrombasierte Beschichtung und chemisch abgeschiedenes Ni-P oder Ni-B. Die Zwischenschicht wird insbesondere durch Plasmaspritzen oder Hochgeschwindigkeitsspritzen (HVOF) aufgetragen, während für die Deckschicht das Hochgeschwindigkeitsspritzen als vorteilhaft beschrieben wird. Dieser spezielle Schichtaufbau soll insbesondere die Problematik der Deformation der Streichmesser durch Wärmeeintrag lösen.

[0011] DE 10 2008 001721 A1 (Voith Patent GmbH) beschreibt ein Verfahren zum Beschichten einer Klinge, insbesondere einer ein Stahlsubstrat enthaltenden Klinge, wobei durch thermisches Spritzen ein Spritzzusatzwerl<stoff erschmolzen oder angeschmolzen und auf die I<lingenoberfläche geschleudert wird. Dabei wird ein Spritzzusatzwerl<stoff verwendet, der wenigstens einen Nanowerl<stoff enthält. Die Beschichtung wird mittels eines für das Verarbeiten von Nanowerl<stoffen modifizierten FS-, HVOF-, HVAF- und/oder Plasma-Systems auf die vorbereitete I<lingenoberfläche aufgebracht.

[0012] Die WO 2010/040236 A1 (Daetwyler SwissTec AG) offenbart eine Rakel, insbesondere zum Abrakeln von Druckfarbe einer Druckform und/oder zur Verwendung als Papierstreichmesser, umfassend einen flachen und länglichen Grundkörper mit einem in einer longitudinalen Richtung ausgebildeten Arbeitskantenbereich, wobei wenigstens der Arbeitskantenbereich mit einer ersten Beschichtung auf der Basis einer Nickel-Phosphor-Legierung überzogen ist. Die Rakel zeichnet sich dadurch aus, dass in der ersten Beschichtung monokristalline und/oder polykristalline Diamantpartikel dispergiert sind, wobei eine Partikelgrösse der Diamantpartikel wenigstens 5 nm und weniger als 50 nm misst.

[0013] Gegenstand der GB 2 128 551 (Inventing AB) sind Schaber und Klingen zum Abstreifen von Farbe von Druckzylindern oder zum Kreppen von Papier. Die Klingen weisen im Arbeitsbereich eine verschleissresistente Beschichtung auf, welche aus Keramik, Cermet, Metall, Oxiden, Metallcarbiden oder Carbiden besteht.

[0014] Die FR 2 733 720 A1 (Heidelberg Harris SA) zeigt Rakel für Rotationsdruckmaschinen. Diese verfügen an der Arbeitskante über eine Keramikbeschichtung aus Al₂O₃, TiO₂ oder Mischungen davon.

[0015] Bislang bekannte Klingen für die Druck und die Papierindustrie vermögen aber entweder die technischen Anforderungen in der Praxis nicht zufriedenstellend zu erfüllen oder sie sind kompliziert im Aufbau und aufwändig in der Herstellung. Es besteht daher nach wie vor Bedarf nach verbesserten Lösungen.

Darstellung der Erfindung

[0016] Aufgabe der Erfindung ist es daher, dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörende Klingen und Herstellverfahren bereitzustellen, welche die oben genannten Nachteile möglichst überwinden. Die Klingen sollen nach Möglichkeit für Anwendungen im Bereich der Drucktechnik als auch in der Papierherstellung einsetzbar sein. Weiter sollen die Klingen im Besonderen während der gesamten Lebensdauer ein exaktes Abstreichen, insbesondere von Druckfarbe und/oder Streichfarbe, ermöglichen. Insbesondere sollen die Klingen auch bezüglich Thermoschockbeständigkeit und Verschleissbeständigkeit vorteilhaft sein und möglichst effizient und kostengünstig herstellbar sein.

[0017] Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche definiert. Gemäss einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Klinge für Anwendungen in der Drucktechnik und/oder bei der Papierherstellung, umfassend einen flachen und länglichen Grundkörper mit einem in einer longitudinalen Richtung ausgebildeten Arbeitskantenbereich, wobei der Arbeitskantenbereich mit wenigstens einer Keramik-basierten Beschichtung überzogen ist. Dabei handelt es sich um eine durch ein thermisches Suspensionsspritzverfahren aufgetragene Keramik-basierte Beschichtung.

[0018] Im vorliegenden Zusammenhang steht der Begriff "Klinge" für ein Werkzeug, welches für Anwendungen in der Drucktechnik und/oder bei der Papierherstellung ausgelegt ist. Im Besonderen handelt es sich bei einer Klinge um eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Fluids auf eine Druckform und/oder auf ein Papiersubstrat, eine Vorrichtung zum Abstreifen eines Fluids von einer Druckform und/oder von einem Papiersubstrat, eine Vorrichtung zum Falzen und/oder Fälteln von Papier, und/oder eine Vorrichtung zum Perforieren eines Papiers.

[0019] Insbesondere handelt es sich bei der Klinge um eine Rakel, eine Schaberklinge, ein Streichmesser, einen Kreppschaber und/oder um ein Perforationsmesser. Im Speziellen ist die Klinge eine Rakel, insbesondere für Anwendungen in der Drucktechnik, oder die Klinge ist ein Streichmesser, im Besonderen für die Papierherstellung.

[0020] Der Begriff "thermisches Spritzverfahren" ist dem Fachmann an sich hinlänglich bekannt. Hierbei handelt es sich um Oberflächenbeschichtungsverfahren, insbesondere nach Norm ISO 14917:1999-08, bei welchen Zusatzwerkstoffe, die so genannten Spritzzusätze, innerhalb oder ausserhalb eines Spritzgeräts ab-, an- oder aufgeschmolzen und auf eine zu beschichtende Oberfläche aufgeschleudert werden (siehe auch DIN EN 657). Die zu beschichtenden Oberflächen werden dabei üblicherweise nicht aufgeschmolzen. Die Spritzzusätze liegen typischerweise in fester Form vor, z.B. als Pulver oder Drähte. Bekannte thermische Spritzverfahren sind beispielsweise das Plasmaspritzen oder das Flammspritzen, insbesondere das Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF). Entsprechende Apparaturen sind dem Fachmann bekannt und kommerziell erhältlich.

[0021] Unter dem Ausdruck "thermisches Suspensionsspritzen" bzw. "thermisches Suspensionsspritzenverfahren" wird ein thermisches Spritzverfahren verstanden, bei welchem als Spritzzusatz eine Suspension verwendet wird. Eine Suspension ist ein heterogenes Stoffgemisch aus einer Flüssigkeit und darin fein verteilten Festkörpern. Beim thermischen Suspensionsspritzen werden die Zusatzwerkstoffe oder das Beschichtungsmaterial den Spritzgeräten in Form von Suspensionen zugeführt.

[0022] Das thermische Suspensionsspritzverfahren kann z.B. auf adaptierten Apparaturen zum Flammspritzen durchgeführt werden. Hierzu kann beispielsweise eine Apparatur zum Flammspritzen mit einem Suspensionsförderer ergänzt werden. Entsprechende Vorrichtungen sind dem Fachmann an sich bekannt und beispielsweise bei der Firma Northwest Mettech Corp. kommerziell erhältlich. Eine geeignete Vorrichtung ist auch in der Patentanmeldung WO 2006/116844 A (National Research Council of Canada) beschrieben.

[0023] Der Begriff "Keramik-basierte Beschichtung" bedeutet, dass wenigstens eine Keramik den Hauptbestandteil der Beschichtung bildet. Dies insbesondere bezogen auf das Gewicht. Dabei können in der Keramik-basierten Beschichtung zusätzlich zur wenigstens einen Keramik durchaus noch andere Atomsorten und/oder chemische Verbindungen vorliegen, welche einen geringeren Anteil, insbesondere einen geringeren Gewichtanteil, aufweisen als die Keramik. Bevorzugt beträgt der Anteil der wenigstens einen Keramik in der Keramik-basierten Beschichtung wenigstens 50 Gew.-%, insbesondere bevorzugt wenigstens 70 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt wenigstens 80 Gew.-% oder wenigstens 90 Gew.-%. Im Speziellen besteht die Keramik-basierte Beschichtung bis auf unvermeidbare Verunreinigungen ausschliesslich aus der wenigstens einen Keramik.

[0024] Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemässen Klingen sowohl bei Anwendungen in der Drucktechnik als auch bei Verwendung bei der Papierherstellung eine hohe Verschleissfestigkeit bzw. Verschleissbeständigkeit und entsprechend auch eine lange Lebensdauer aufweisen.

[0025] Auch zeigen die erfindungsgemässen Klingen hohe Thermoschockbeständigkeiten, was speziell bei der Papierherstellung oder bei der Verwendung als Streichmesser vorteilhaft ist. Die Tendenz zur Deformation der Klingen bei Anlegen und der darauffolgenden Zugabe der Strichfarbe kann insbesondere gegenüber herkömmlichen Klingen stark reduziert werden. Die Klingen sind damit bezüglich Trockenreibung und damit verbundenem Wärmeeintrag relativ unempfindlich.

[0026] Insbesondere im Vergleich mit herkömmlichen Klingen werden die Arbeitskanten der erfindungsgemässen Klingen optimal stabilisiert. In der Drucktechnik, insbesondere beim Flexodruck, ergibt sich damit eine scharf begrenzte Kontaktzone zwischen der Klinge, welche in diesem Fall insbesondere eine Rakel ist, und dem Druckzylinder bzw. der Druckwalze, was wiederum ein äusserst exaktes Abstreichen von Druckfarbe ermöglicht. Die Kontaktzone bleibt dabei über den gesamten Druckprozess weitgehend stabil.

[0027] Zudem wurde gefunden, dass die erfindungsgemässen Klingen bzw. Rakel während der Einlaufphase im Druckprozess deutlich weniger Streifen bilden oder anderweitige den Druckprozess beeinträchtigende Effekte hervorrufen. Durch die erfindungsgemässe Klingen ist es daher möglich, eine im Wesentlichen konstante Druckqualität während dem gesamten Druckprozess zu erzielen.

[0028] Als weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung können im Vergleich mit bekannten Klingen wesentlich dünnere Beschichtungen abgeschieden werden. Dies ermöglicht eine schmalere Kontaktzone, auch bei fortgeschrittenem Klingenverschleiss.

[0029] Des Weiteren weisen die erfindungsgemässen Klingen äusserst günstige Gleiteigenschaften auf den üblicherweise verwendeten Druckzylindern oder Druckwalzen auf. Dadurch wird bei der Verwendung der erfindungsgemässen Klingen zum Abrakeln auch ein Verschleiss der Druckzylinder oder Druckwalzen reduziert.

[0030] Auch haben sich die erfindungsgemässen Klingen als besonders vorteilhafte Arbeitsrakel für Kammerrakelsysteme für den Flexodruck erwiesen. Dies insbesondere in Kombination mit einer Schliessrakel aus Kunststoff oder einem Kunststoff-Kompositmaterial, welches dem reduzierten Schmierfilm auf dieser Seite der Rakelkammer Rechnung trägt.

[0031] Auch bei der Papierherstellung haben sich die erfindungsgemässen Klingen, welche in diesem Fall insbesondere Streichmesser sind, als vorteilhaft erwiesen. Verglichen mit herkömmlichen Klingen mit Keramikbeschichtung kann trotz abrasivem Verschleiss eine hohe Stabilität der Arbeitskante erreicht werden. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit, dass Körner aus der Oberfläche der Klingenspitze ausbrechen stark reduziert, was wiederum die Bildung von Streifen auf der Papierbahn reduziert.

[0032] Die Vorteile der erfindungsgemässen Klingen sind zudem mit einer einzigen Beschichtung erreichbar. Auf komplizierte Mehrfachbeschichtungen kann daher verzichtet werden. Entsprechend lassen sich die erfindungsgemässen Rakeln auch effizient und kostengünstig herstellen.

[0033] Zum Erreichen der genannten Vorteile ist es überraschenderweise entscheidend, dass die Keramik-basierte Beschichtung durch ein thermisches Suspensionsspritzverfahren aufgetragen wird. Werden Beschichtungen aus gleichen Materialen aber durch ein anderes Verfahren aufgetragen, z.B. durch ein herkömmliches thermisches Spritzverfahren wie Plasmaspritzen oder Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF) auf Pulverbasis, treten die erfindungsgemässen Vorteile nicht in gleichen Masse oder gar nicht zum Vorschein.

[0034] Daraus ist ersichtlich, dass sich die durch das thermische Suspensionsspritzverfahren hergestellten Beschichtungen von anders hergestellten Beschichtungen unterscheiden. Untersuchungen haben denn auch gezeigt, dass Beschichtungen, welche durch herkömmliches Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgetragen werden, einen laminaren Gefügeaufbau und eine relativ hohe Dichte an mikrostrukturellen Defekten, z.B. Poren Risse und nicht aufgeschmolzene Partikel, aufweisen. Die mit dem erfindungsgemässen thermischen Suspensionsspritzverfahren hergestellten Beschichtungen zeigen dagegen eine andere Mikrostruktur mit deutlich weniger Defekten (weniger und kleinere Poren und Risse) und verfügen somit über eine geringere Porosität.

[0035] Zudem können Partikel verwendet werden, welche bei den konventionellen thermischen Spritzverfahren im Overspray als Abfall entstehen. Beim Overspray handelt es sich um Partikel, welche in einem Spritzverfahren nicht auf das zu beschichtende Werkstück gelangt sind. Diese Partikel sind üblicherweise zu klein um der Wiederverwertung zugeführt zu werden. Durch die Suspensionsspritztechnolgie können solche Abfallprodul<te jedoch nutzbar gemacht werden. Das führt nebst den vorstehend genannten Vorteilen zu einer hohen Wirtschaftlichkeit des Prozesses, sowie zu einer guten ökologischen Bilanz.

[0036] Vorteilhafterweise umfasst die Keramik-basierte Beschichtung eine Oxidkeramik und/oder eine Nichtoxidkeramik. Insbesondere besteht der Hauptbestandteil der Keramik-basierten Beschichtung aus einer Oxidkeramik und/oder einer Nichtoxidkeramik. Besonders bevorzugt ist dabei eine Oxidkeramik.

[0037] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die Keramik-basierte Beschichtung zu mindestens 50 Gew.-%, insbesondere bevorzugt wenigstens 70 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt wenigstens 80 Gew.-% oder wenigstens 90 Gew.-% aus der Oxidkeramik und/oder der Nichtoxidkeramik. Im Speziellen besteht die Keramik-basierte Beschichtung bis auf unvermeidbare Verunreinigungen aus der Oxidkeramik und/oder der Nichtoxidkeramik. Besonders bevorzugt ist dabei eine Oxidkeramik.

[0038] Die Oxidkeramik, falls vorhanden, ist insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al₂O₃, Cr₂O₃, Fe₂O₃, TiO₂, ZrO₂, SiO₂, CeO₂, und/oder MgO. Speziell bevorzugt ist die Oxidkeramik ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al₂O₃ und Cr₂O₃, wobei Cr₂O₃ besonders bevorzugt ist.

[0039] Die Nichtoxidkeramik umfasst mit Vorteil ein Carbid, Nitrid, Borid und/oder ein Silicid. Bevorzugt besteht die Nichtoxidkeramik aus einem oder mehreren dieser genannten Vertreter.

[0040] Vorteilhafterweise ist die Nichtoxidkeramik ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus WSi₂, SiC, TiC, WC, VC, ZrC, TaC, Cr₃C₂, B₄C, BN, ZrB₂, TiN, Si₃N₄, ZrB₂ und/oder TiB₂. Insbesondere geeignet sind SiC und/oder BN.

[0041] Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Keramik-basierte Beschichtung eine Oxidkeramik oder sie besteht daraus. Dabei handelt es sich insbesondere um einen oder mehrere der vorstehend genannten Vertreter von Oxidkeramiken, wobei die Oxidkeramik im Besonderen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al₂O₃ und Cr₂O₃. Cr₂O₃ dabei besonders vorteilhaft ist.

[0042] Mit derartigen Keramiken kommen die erfindungsgemässen Vorteile im besonderen Masse zum Tragen. Grundsätzlich sind aber auch andere Keramiken verwendbar, insbesondere für Anwendungen mit speziellen Anforderungen.

[0043] Eine Härte der Keramik-basierten Beschichtung beträgt mit Vorteil 1'200 - 2'200 HV 0.1, insbesondere 1'400 - 2'000 HV 0.1, bevorzugt 1'600 - 1'900 HV 0.1, im Speziellen 1'700 - 1'800 HV 0.1. Dadurch wird insbesondere die Verschleissfestigkeit der Klinge gesteigert. Gemessen wird insbesondere nach Norm DIN EN ISO 6507-1:2005 bis - 4:2005.

[0044] Eine Dicke der Keramik-basierten Beschichtung misst im Allgemeinen vorteilhafterweise 5 - 300 µm, insbesondere 10 - 200 µm, bevorzugt 15 - 150 µm, im Speziellen 20 - 100 µm. Bei Anwendungen im Druckbereich beträgt die Dicke der Keramik-basierten Beschichtung mit Vorteil 5 - 100 µm, insbesondere 10 - 75 µm, bevorzugt 15 - 50 µm, im Speziellen 20 - 30 µm. Für Anwendungen im Papierbereich liegt die Dicke der Keramik-basierten Beschichtung mit Vorteil im Bereich von 20 - 300 µm, insbesondere 30 - 200 µm, bevorzugt 50 - 150 µm, im Speziellen 75 - 125 µm oder bei ca. 100 µm.

[0045] Derartige Dicken der Keramik-basierten Beschichtung bieten einen optimalen Schutz der Arbeitskante der Klinge. Zudem weisen derart bemessene Beschichtungen eine hohe Eigenstabilität auf, was die teilweise oder vollständige Delamination der Beschichtung, beispielsweise während des Abral<elns von Druckfarbe von einem Druckzylinder oder bei Aufbringen von Streichfarbe auf Papier, wirkungsvoll reduziert. Weiter hat sich gezeigt, dass die genannten Schichtdicken besonders vorteilhaft sind in Bezug auf die Thermoschockbeständigkeit.

[0046] Eine Porosität der Keramik-basierten Beschichtung beträgt weniger als 5%, insbesondere weniger als 2.5%, bevorzugt weniger als 1% oder weniger als 0.5%. Die Porosität wird insbesondere gemäss der technischen Regel DVS 2318:2011-07 ("Ausgewählte technologische Eigenschaften und Merkmale von thermisch gespritzten Schichten") des Deutschen Verbands für Schweissen und verwandte Verfahren e.V. gemessen. Es hat sich herausgestellt, dass bei derartigen Porositäten die Verschleissfestigkeit und Thermoschockbeständigkeit der Klingen stark verbessert werden können. Werden solche Klingen zum Abrakeln von Farbe in einem Druckprozess oder zum Aufstreichen von Streichfarbe bei der Papierherstellung eingesetzt, ist es zudem möglich, während der gesamten Lebensdauer der Klingen äusserst konstante Ergebnisse zu erzielen.

[0047] Verglichen mit herkömmlichen Beschichtungen, welche üblicherweise höhere Porositäten aufweisen, ist es mit den hier genannten Porositäten des Weiteren möglich, bei gleichbleibenden Schichteigenschaften dünnere Schichtdicken vorzusehen. Damit kann der Materialverbrauch reduziert werden, was der Wirtschaftlichkeit zu Gute kommt. Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform liegt die mittlere Rauheit Ra der Keramik-basierten Beschichtung, ohne Nachbearbeitung der Beschichtung, gemessen nach DIN EN ISO 4287:2010, im Bereich von 0.1 - 10 µm, insbesondere 0.5 - 5 µm, bevorzugt 1 - 3 µm, im Speziellen 1.1 - 2 µm oder 1.3 - 1.9 µm. Aufgrund des erfindungsgemäss verwendeten Suspensionsspritzverfahren, können derartige Werte für die mittlere Rauheit Ra problemlos erreicht werden. Damit verfügen die Klingen über klar definierte Arbeitskanten. Da bereits relativ geringe Rauheitswerte erreicht werden, reduziert sich der Aufwand für eine allfällige Nachbearbeitung der Arbeitskante erheblich. Grundsätzlich können aber auch Keramik-basierte Beschichtungen mit anderen Rauheiten realisiert werden.

[0048] Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung enthält die Keramik-basierte Beschichtung wenigstens eine Zusatzkomponente, insbesondere zur Verbesserung des Verschleissverhaltens der Klinge. Damit kann die Arbeitskante der Klinge optimal an spezielle Erfordernisse angepasst werden.

[0049] Insbesondere umfasst die Zusatzkomponente z.B. wenigstens ein Metall, Hartstoffpartikel und/oder Schmierpartikel.

[0050] Ein geeignetes Metall ist z.B. Molybdän. Vorteilhafte Hartstoffpartikel sind insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus BN, TiN, SiC, B₄C, VC, TiC, und/oder TaC. Besonders bevorzugte Schmierpartikel sind h-BN, MoS₂ und/oder Graphit.

[0051] Der Grundkörper der Klinge umfasst oder besteht mit Vorteil aus Stahl und/oder Kunststoff, wobei Stahl besonders bevorzugt ist. Stahl hat sich in mechanischer Hinsicht als besonders robustes und geeignetes Material für die erfindungsgemässen Klingen erweisen.

[0052] Zusätzlich oder anstelle von Stahl können jedoch beispielsweise auch andere Metalle oder Metalllegierungen als Grundkörper eingesetzt werden.

[0053] Für spezielle Anwendungen haben sich Grundkörper aus Kunststoffen gegenüber Grundkörpern aus Stahl aufgrund ihrer unterschiedlichen mechanischen und chemischen Eigenschaften teilweise als vorteilhafter erwiesen. So verfügen einige der in Frage kommenden Kunststoffe gegenüber typischen Wasser-basierten und leicht sauren Druckfarben über eine ausreichende chemische Stabilität oder Inertheit, womit der Grundkörper nicht speziell geschützt werden muss, wie im Falle eines Grundkörpers aus Stahl.

[0054] Als Kunststoffmaterial kommen z. B. Polymermaterialien in Frage. Dies können unter anderem thermoplastische, duroplastische und/oder elastomere Polymermaterialien sein. Geeignete Kunststoffe sind z. B. Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyren, Polyvinylalkohol, Polyethylen-Terephthalat, Polyamid, Polyacetal, Polycarbonat, Polyarylat, Polyetheretherketon, Polyimid, Polyester, Polytetrafluorethylen und/oder Polyurethan. Auch Kompositstrukturen mit Fasern zur Verstärkung der Polymermatrix sind möglich.

[0055] Grundsätzlich können jedoch auch Grundkörper verwendet werden, welche z. B. sowohl aus Metall, insbesondere Stahl, als auch aus Kunststoff bestehen. Auch Grundkörper mit anderen Materialien, z. B. Keramiken und/oder Kompositmaterialen, können für spezielle Anwendungen gegebenenfalls geeignet sein.

[0056] Es kann vorteilhaft sein, wenn wenigstens ein bezüglich der longitudinalen Richtung vorliegender Mantelbereich des Grundkörpers vollständig und rundum mit Keramikbasierter Beschichtung und/oder einer weiteren Beschichtung bedeckt ist. Dadurch sind wenigstens die Arbeitskante, die Oberseite, die Unterseite und die der Arbeitskante gegenüberliegende hintere Stirnseite des Grundkörpers mit wenigstens einer Beschichtung bedeckt. Die senkrecht zur longitudinalen Richtung vorliegenden Seitenflächen des Grundkörpers können unbeschichtet vorliegen. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, dass die Keramik-basierte Beschichtung und/oder eine weitere Beschichtung den Grundkörper vollständig und allseitig bedeckt. In diesem Fall sind also auch die senkrecht zur longitudinalen Richtung vorliegenden Seitenflächen des Grundkörpers mit einer der Beschichtungen bedeckt.

[0057] Mit Vorteil ist die Keramik-basierte Beschichtung unmittelbar auf dem Grundkörper der Klinge angeordnet, wobei der Grundkörper mit Vorteil aus Stahl und/oder Kunststoff besteht. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, zwischen dem Grundkörper der Klinge und der Keramik-basierten Beschichtung ein oder mehrere Zwischenschichten anzuordnen. Ebenso ist es möglich, auf der Keramik-basierten Beschichtung eine oder mehrere zusätzliche Deckschichten aufzubringen.

[0058] In einer besonderen Ausführungsform ist der Grundkörper der Klinge, welche mit Vorteil aus Stahl und/oder Kunststoff besteht, einzig mit der Keramik-basierten Beschichtung beschichtet. In diesem Fall verfügt die Klinge über keine weiteren Beschichtungen. Solche Beschichtung lassen sich besonders zeitsparend und ökonomisch herstellen. Dennoch können sehr gute Eigenschaften erzielt werden.

[0059] In einer weiteren besonderen Ausführungsform ist auf der Keramik-basierten Beschichtung wenigstens eine Deckschicht angeordnet. Die Deckschicht umfasst dabei insbesondere eine nicht-keramische Beschichtung, eine organische Beschichtung und/oder eine ein Polymer umfassende Beschichtung. Eine Deckschicht kann den Vorteil haben, dass die Keramik-basierte Beschichtung zusätzlich vor abrasivem Verschleiss geschützt wird und unerwünschte rheologische Effekte reduziert werden. Zusätzlich kann die Deckschicht, beispielsweise durch eine im Vergleich zur Keramik-basierten Beschichtung niedrigere Oberflächenspannung, die Tendenz des Anhaftens von Fluiden oder Farbe reduzieren. Somit ergeben sich besonders vorteilhafte Klingen, was sich im Besonderen im Falle von Rakeln, Streichmesser, Kreppschabern und Schaberklingen zeigt.

[0060] In einer ganz speziellen Ausführungsform ist auf der Keramik-basierten Beschichtung genau eine Deckschicht angeordnet.

[0061] Gemäss einer weiteren Ausführungsform ist der Grundkörper der Klinge, welche mit Vorteil aus Stahl und/oder Kunststoff besteht, einzig mit der Keramik-basierten Beschichtung und genau einer Deckschicht beschichtet. In diesem Fall verfügt die Klinge über keine weiteren Beschichtungen.

[0062] Die ein Polymer umfassende Beschichtung umfasst vorzugsweise mehr als 50 Gew. % (Gewichtsprozent) Polymere, insbesondere mehr als 75 Gew. % Polymere, besonders bevorzugt mehr als 90 Gew. % Polymere. Weiter beträgt der Polymergehalt vorzugsweise weniger als 99 Gew. %, besonders bevorzugt weniger als 95 Gew. %. Polymere sind damit vorzugsweise Hauptbestandteil der Beschichtung. Die vorgenannten Anteile der Polymere in der Beschichtung sind auf die Beschichtung der gebrauchsfertigen Klingen bezogen.

[0063] Das Polymer umfasst oder besteht vorliegend insbesondere aus einem organischen Polymer. Das Polymer kann ein Homopolymer oder ein Copolymer sein. Homopolymere bestehen im Wesentlichen aus einer einzigen Monomerenart, während Copolymere aus zwei, drei oder noch mehr chemisch unterschiedlichen Monomerarten bestehen. Auch möglich ist es, dass das Polymer in Form eines sogenannten Polymerblends oder als Mischung aus mehreren unterschiedlichen Homopolymeren und/oder Copolymeren besteht.

[0064] Im Besonderen ist das Polymer ein Duroplast, Thermoplast und/oder ein Elastomer. Bevorzugt sind z.B. Duroplaste. Duroplaste verfügen nach dem Aushärten über eine dreidimensionale Vernetzung und lassen sich nach ihrer Aushärtung üblicherweise nicht mehr verformen.

[0065] Als Polymere können zum Beispiel Polyurethanharze, Epoxidharze, Phenolharze, wie Phenol-Formaldehydharze (Novolacke und Resole), Melaminformaldehydharze sowie gesättigte und ungesättigte Polyesterharze oder Mischungen davon vorgesehen sein.

[0066] Die Polymere können weiterhin Gummi, Polyurethane, Polyharnstoffe, Thermoplaste oder Mischungen derselben umfassen. Die Thermoplaste können zum Beispiel Acrylnitrilbutadienstyrol, Polyamid, Polycarbonat, Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid oder Mischungen davon umfassen. Dem Fachmann sind auch weitere mögliche Polymere bekannt, welche in Reinform oder als Mischungen für die Herstellung der Beschichtung vorgesehen sein können. Die Polymermischungen können insbesondere zwei oder mehr unterschiedliche Polymere umfassen.

[0067] Optional kann in der wenigstens einen Deckschicht ein Additiv, insbesondere zur Verbesserung des Verschleissverhaltens der Klinge, vorliegen. Damit kann die Arbeitskante der Klinge optimal an spezielle Erfordernisse angepasst werden.

[0068] Insbesondere umfasst das Additiv z.B. wenigstens ein Metall, Hartstoffpartikel und/oder Schmierpartikel.

[0069] Ein geeignetes Metall ist z.B. Mo. Vorteilhafte Hartstoffpartikel sind insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus BN, TiN, SiC, B₄C, VC, TiC, und/oder TaC. Besonders bevorzugte Schmierpartil<el sind h-BN, MoS₂ und/oder Graphit.

[0070] Eine Schichtdicke der Decksicht beträgt vorzugsweise 1 - 30 µm. Dies insbesondere, falls es sich um eine organische Beschichtung und/oder eine ein Polymer umfassende Beschichtung handelt. Weiter bevorzugt beträgt die Schichtdicke der Deckschicht 5 - 20 µm, besonders bevorzugt 5 - 10 µm. Derartige Schichtdicken bieten einen optimalen Schutz der Arbeitskante der Rakel. Zudem weisen derart bemessene Schichtdicken eine hohe Eigenstabilität auf, was die teilweise oder vollständige Delamination der ersten Beschichtung, beispielsweise während des Abral<elns von Druckfarbe von einem Druckzylinder, wirkungsvoll reduziert.

[0071] Deckschichten mit Dicken von weniger als 1 µm sind zwar möglich, die Verschleissfestigkeit der Arbeitskante bzw. der Rakel nimmt dabei aber rasch ab. Grössere Dicken als 30 µm sind auch machbar. Diese sind aber im Allgemeinen weniger ökonomisch und können sich unter Umständen auch negativ auf die Qualität der Arbeitskante auswirken. Für spezielle Einsatzbereiche der Rakel können Deckschichten mit Dicken von weniger als 1 µm oder mehr als 30 µm jedoch durchaus vorteilhaft sein

[0072] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Klinge wie sie vorstehend beschrieben ist, wobei ein auf einem länglichen Grundkörper in einer longitudinalen Richtung ausgebildeter Arbeitskantenbereich der Klinge mit wenigstens einer Keramik-basierten Beschichtung versehen wird. Die Keramik-basierte Beschichtung wird dabei durch ein thermisches Suspensionsspritzverfahren aufgetragen.

[0073] Insbesondere wird für das thermische Suspensionsspritzverfahren eine Suspension darin enthaltend dispergierte I<eramil<partil<el verwendet. Insbesondere werden beim thermischen Suspensionsspritzverfahren die I<eramil<partil<el, vorzugsweise innerhalb und/oder ausserhalb eines Spritzgeräts, ab-, an- und/oder aufgeschmolzen und in Form eines Partikelstroms auf die Arbeitsl<antenbereiche der Rakel beschleunigt.

[0074] Die Keramikpartikel weisen dabei insbesondere eine mittlere Partikelgrösse im Bereich von 5 nm - 20 µm, insbesondere 10 nm - 10 µm, bevorzugt 15 nm - 5 µm, speziell 100 nm - 1 µm, auf. Die Partikelgrösse, deren Verteilung oder die mittlere Partikelgrösse der Keramikpartikel werden insbesondere durch Laserbeugung, bevorzugt entsprechend Norm ISO 13320:2009, bestimmt. Die mittlere Partikelgrösse entspricht vorliegend insbesondere dem D50-Wert (50% der Partikel sind kleiner als der angegebene Wert, 50% entsprechend grösser). Mit Vorteil verfügt die Suspension bezogen auf das Gesamtgewicht der Suspension über einen Feststoffanteil von 0.1 - 75 Gew.-%, bevorzugt 0.5 - 50 Gew.-%, insbesondere von 1 - 30 Gew.-%.

[0075] Als Lösungsmittel für die Suspension wird mit Vorteil Wasser, Alkohol, Glykol und/oder Mischungen davon eingesetzt. Als Alkohol ist z.B. Methanol, Ethanol, Propanol und/oder Isopropanol verwendbar, insbesondere Ethanol. Geeignete Glykole sind beispielsweise Ethylenglykol und/oder Propylenglykol. Ethylenglykol ist dabei besonders bevorzugt.

[0076] Weiter umfasst die Suspension insbesondere wenigstens ein Netzmittel und/oder wenigstens einen Stabilisator. Diese sind im Besonderen ausgewählt aus der Gruppe der anionischen Tenside und/oder kationischen Tenside. Dies ermöglicht es, die Stabilität oder Homogenität der Suspension zu erhöhen, da die Tendenz der Phasentrennung zwischen Keramikpartikeln und Lösungsmitteln reduziert wird. Ein Sedimentieren und/oder Agglomerieren der Keramikpartikel wird also bestmöglich reduziert. Zudem kann die Stabilität der Suspension über die Zeit verbessert werden. Insgesamt kann damit die Schichtqualität der wenigstens einen Keramik-basierten Beschichtung verbessert werden.

[0077] Es ist aber auch möglich auf ein Netzmittel und/oder einen Stabilisator zu verzichten.

[0078] Mit Vorteil wird die Suspension während dem thermischen Suspensionsspritzverfahren zumindest zeitweise, bevorzugt durchgehend, gemischt. Dies erfolgt insbesondere durch einen mechanischen Mischer, bevorzugt durch einen Rührer. Ein Mischen der Suspension kann anstelle oder zusätzlich zur Verwendung von Netzmitteln und/oder Stabilisatoren erfolgen und bewirkt eine Verbesserung der Stabilität oder Homogenität der Suspension. Besonders bevorzugt erfolgt das Mischen in Kombination mit der Verwendung von wenigstens einem Netzmittel und/oder wenigstens einem Stabilisator. Dadurch kann die Stabilität und/oder Homogenität der Suspension überproportional erhöht werden.

[0079] Eine Förderrate der Suspension während dem thermischen Suspensionsspritzverfahren liegt vorzugsweise im Bereich von 1 - 500 ml/min, insbesondere 5 - 120 ml/min, bevorzugt 20 - 100 ml/min. Dadurch werden optimale Abscheideraten im Bereich der Arbeitskante der Klinge erreicht. Grundsätzlich sind aber auch andere Förderraten möglich.

[0080] Insbesondere werden die Keramikpartikel während dem thermischen Suspensionsspritzverfahren auf eine Geschwindigkeit von 350 - 700 m/s beschleunigt. Dies hat sich im vorliegenden Zusammenhang als optimale Geschwindigkeit herausgestellt, welche für die meisten interessierenden keramischen Materialen zu einer optimalen Beschichtung für Klingen führen. Andere Geschwindigkeiten können aber auch geeignet sein, insbesondere im Zusammenhang mit speziellen keramischen Materialen.

[0081] Die Keramikpartikel werden während dem Suspensionsspritzverfahren mit Vorteil auf eine Temperatur von 250 - 3'500°C, insbesondere 1'000 - 3'200°C, bevorzugt 2'000 - 3'000°C, erhitzt. Die meisten interessierenden keramischen Materialen werden bei diesen Temperaturen derart angeschmolzen, dass besonders dichte und defektarme Beschichtungen erhalten werden, was wiederum der Schichtqualität zu Gute kommt.

[0082] Andere Temperaturen sind aber auch möglich. Dies kann z.B. für spezielle Materialien sogar vorteilhaft sein.

[0083] Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden während dem Suspensionsspritzverfahren wenigstens eine, insbesondere alle, der folgenden Bedingungen eingehalten:

a) Für das thermische Suspensionsspritzverfahren wird eine Suspension darin enthaltend dispergierte Keramikpartikel verwendet;

b) Die Suspension verfügt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Suspension, über einen Feststoffanteil von 0.1 - 75 Gew.-%, bevorzugt 0.5 - 50 Gew.-%, insbesondere von 1 - 30 Gew.-%;

c) Die Keramikpartikel weisen eine mittlere Partikelgrösse im Bereich von 5 nm - 20 µm, insbesondere 10 nm - 10 µm, bevorzugt 15 nm - 5 µm, speziell 100 nm - 1 µm, auf;

d) Die Keramikpartikel werden während dem thermischen Suspensionsspritzverfahren auf eine Geschwindigkeit von 350 - 700 m/s beschleunigt; und

e) Die Keramikpartikel werden während dem Suspensionsspritzverfahren auf eine Temperatur von 250 - 3'500°C, insbesondere 1'000 - 3'200°C, bevorzugt 2'000 - 3'000°C, erhitzt.

[0084] Vorteilhafterweise wird beim Suspensionsspritzen ein Gemisch aus Brennstoff, insbesondere Kerosin, zusammen mit Sauerstoff verbrannt.

[0085] In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird beim Suspensionsspritzen ein Plasma generiert, insbesondere in einem Lichtbogen. Im Besonderen verfügt das Plasma über Temperaturen von 5'000 - 30'000 Kelvin. Als Gas zur Erzeugung des Plasmas wird insbesondere ein Inertgas und/oder ein Edelgas verwendet.

[0086] Optional wird dabei ein zusätzliches Gas, insbesondere ein Inertgas und/oder Druckluft, eingedüst, bevorzugt zur Erhöhung der kinetischen Energie des Partikelstroms und/oder zur Formung des Partikelstroms.

[0087] Das Spritzgerät verfügt im Besonderen über eine Düse, insbesondere eine Expansionsdüse, wobei bevorzugt das zusätzliche Gas in einem Bereich einer Düsenaustrittsöffnung der Düse eingedüst wird.

[0088] Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform werden zum Suspensionsspritzen eine Apparatur zum Plasmaspritzen und/oder eine Apparatur zum Flammspritzen verwendet, wobei die Suspension in eine Flamme und/oder ein Plasma der Apparatur eingedüst wird. Derartige Apparaturen sind kommerziell erhältlich.

[0089] Insbesondere wird zum Suspensionsspritzen eine Apparatur zum Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF) und/oder eine Apparatur zum atmosphärischem Plasmaspritzen, insbesondere mit einem vorgeschaltetem Suspensionsförderer und/oder einem Suspensionsinjektor, verwendet, wobei die Suspension in eine Flamme und/oder das Plasma der Apparatur eingedüst wird.

[0090] Mit Vorteil wird die Suspension in einen Brennraum der Apparatur, insbesondere einer Apparatur zum Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF) oder zum atmosphärischen Plasmaspritzen, eingedüst.

[0091] Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform wird dabei die Suspension bezüglich einer Richtung einer Düsenaustrittsöffnung der Apparatur, insbesondere einer Apparatur zum Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF) oder zum atmosphärischen Plasmaspritzen, in im Wesentlichen axialer Richtung eingedüst. Die Richtung der Düsenaustrittsöffnung bezeichnet vorliegend insbesondere die Richtung des Normalenvektors der von der Düsenaustrittsöffnung gebildeten Fläche. Diese Richtung entspricht insbesondere einer Bewegungsrichtung des Partikelstroms beim Verlassen der Düsenöffnung. Mit dem Ausdruck "im Wesentlichen in axialer Richtung" ist gemeint, dass die Richtung der Eindüsung zur Richtung der Düsenaustrittsöffnung einen Winkel von 0 - 30°, insbesondere 0 - 15°, speziell 0 - 5° oder 0 - 1°, bildet.

[0092] Bei einer anderen geeigneten Ausführungsform wird die Suspension bezüglich einer Düsenaustrittsöffnung der Apparatur, insbesondere einer Apparatur zum Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF) oder zum atmosphärischen Plasmaspritzen, in im Wesentlichen radialer Richtung eingedüst. Mit dem Ausdruck " im Wesentlichen in radialer Richtung" ist gemeint, dass die Richtung der Eindüsung zur Richtung der Düsenaustrittsöffnung einen Winkel von 60 - 90°, insbesondere 75 - 90°, speziell 85 - 90° oder 89 - 90°, bildet.

[0093] Wie sich herausgestellt hat, wird die Suspension mit Vorteil mit einem Druck von 0 - 6 bar, insbesondere 1 - 5 bar, in die Flamme und/oder das Plasma eingedüst.

[0094] Ein besonders vorteilhaftes Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

a) der Arbeitskantenbereich der Klinge wird in einem thermischen Suspensionsspritzverfahren mit der Keramik-basierten Beschichtung versehen;

b) die Beschichtung wird optional nachbearbeitet, insbesondere geschliffen und/oder poliert;

c) im Arbeitskantenbereich wird eine Lamelle eingeschliffen.

[0095] Die Schritte a) bis c) werden dabei im Besonderen in der angegeben Reihenfolge durchgeführt. Optional wird vor Schritt a) zudem im unbeschichteten Arbeitskantenbereich eine Fase oder eine abgeschrägte Fläche eingeschliffen. Ebenso kann vor und/oder nach Schritt a) eine weitere Beschichtung aufgetragen werden.

[0096] Eine Lamelle ist dabei insbesondere ein bezüglich der Dicke verjüngter Arbeitskantenbereich. Eine Lamellendicke inklusive Beschichtung beträgt beispielsweise 60 - 150 µm, insbesondere 70 - 120 µm, bevorzugt 70 - 90 µm.

[0097] Die Schichtdicke der Keramik-basierten Beschichtung ist dabei insbesondere < 40 µm und/oder > 5 µm, im Speziellen 20 - 30 µm.

[0098] Das Verfahren erlaubt es beispielsweise, erstmals qualitativ hochstehende Lamellenrakel, insbesondere mit einer Struktur wie sie z.B. in der EP 0 911 157 A1 (MDC Max Daetwyler Bleienbach AG) beschrieben sind, durch ein thermisches Suspensionsspritzverfahren zu erzeugen. Andere Verfahren, bei welchen das Schleifen der Klinge bzw. die Erzeugung der Lamelle vor der Beschichtung erfolgt, haben den Nachteil, dass es durch die hohen thermischen und kinetischen Energien beim Aufbringen der Beschichtungen zu Verformungen der relativ dünnen Lamelle im Arbeitskantenbereichs kommen kann, was die Qualität der Rakel verschlechtert.

[0099] Zudem betrifft die Erfindung eine Klinge, welche erhältlich ist nach einem wie vorstehend beschriebenen Verfahren.

[0100] Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Gerätesatz umfassend eine erfindungsgemässe Klinge sowie wenigstens eine weitere Klinge, welche sich in struktureller Hinsicht unterscheidet. Im Besonderen handelt es sich um einen Gerätesatz für ein Kammerrakelsystem, insbesondere für den Flexodruck.

[0101] Die wenigstens eine weitere Klinge besteht insbesondere aus einem Kunststoffmaterial oder einem Kunststoff-Kompositmaterial. Beispielsweise umfasst oder besteht die weitere Klinge aus einem Polymermaterial. Dies können unter anderem thermoplastische, duroplastische und/oder elastomere Polymermaterialien sein. Geeignete Polymermaterialien oder Kunststoffe sind z. B. Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyren, Polyvinylalkohol, Polyethylen-Terephthalat, Polyamid, Polyacetal, Polycarbonat, Polyarylat, Polyetheretherketon, Polyimid, Polyester, Polytetrafluorethylen und/oder Polyurethan. Auch Kompositstrukturen mit Fasern zur Verstärkung der Polymermatrix sind möglich.

[0102] Der Gerätesatz ist insbesondere Bestandteil eines Kammerrakelsystems, insbesondere für den Flexodruck. Ein Kammerrakelsystem umfasst eine Kammer, welche mit einer Öffnung gegen eine Druckform gedrückt wird und die auf die Druckform aufzubringende Farbe enthält. Die bei einer relativen Bewegung zwischen Druckform und Kammer von der Druckform aufgenommene und überschüssige Farbe (z.B. durch Rotation eines Druckzylinders gegenüber einer fixen Kammer) wird dabei durch die sogenannte Arbeitsrakel abgestreift. An der anderen Seiten der Kammer befindet sich die sogenannte Schliessrakel, welche eine Abdichtung zwischen Druckform und Kammer herstellt.

[0103] Im Kammerrakelsystem werden die erfindungsgemässen Klingen insbesondere als Arbeitsrakel eingesetzt. Die weitere Klinge fungiert im Besonderen als Schliessrakel. Vorteilhafterweise umfasst oder besteht die weitere Rakel dabei zumindest im Arbeitskantenbereich eine Beschichtung aus einem organischen Material, im Besonderen einem Kunststoff oder einem Kunststoff-Kompositmaterial. Damit kann dem reduzierten Schmierfilm auf dieser Seite der Rakelkammer Rechnung getragen werden.

[0104] Im Besonderen besteht die weitere Klinge vollständig aus einem organischen Material, im Besonderen einem Kunststoff oder einem Kunststoff-Kompositmaterial, insbesondere wie vorstehend beschrieben. Dies hat sich bei Kammerrakelsystemen als besonders vorteilhaft erwiesen. In weiteren Aspekten bezieht sich die vorliegende Erfindung auf verschiedene Verwendungen einer wie vorstehend beschriebenen Klinge. Die Klingen sind insbesondere für folgende Verwendungen geeignet:

a) zum Abstreichen von Flüssigkeiten von einem Substrat;

b) als Rakel, insbesondere in Form einer Lamellenrakel, in der Drucktechnik, insbesondere für den Flexodruck und/oder Tiefdruck;

c) als Streichmesser bei der Papierherstellung;

d) als Arbeitsrakel in einem Kammerrakelsystem, insbesondere in Kombination mit einer weiteren Klinge, welche sich in struktureller Hinsicht unterscheidet und bevorzugt zumindest im Arbeitskantenbereich eine Beschichtung aus einem organischen Material, im Besonderen einem Kunststoff oder einem Kunststoff-Kompositmaterial aufweist;

e) zum Aufbringen von Farbe auf eine Druckform und/oder zum Aufbringen einer Beschichtungszusammensetzung auf ein Papiersubstrat, insbesondere eine Papierbahn;

f) zum Abstreichen von Farbe von einer Druckform und/oder zum Abstreichen einer Beschichtungszusammensetzung von einem Papiersubstrat, insbesondere von einer Papierbahn;

g) zum Perforieren von Papier.

[0105] Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0106] Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen:

Fig. 1a

Einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Rakel, wobei eine Arbeitskante der Rakel mit Cr₂O₃ beschichtet ist;

Fig. 1b

Einen Querschnitt durch eine Variante der Rakel aus Fig. 1a, wobei die freien Seiten der Beschichtung aus Cr₂O₃ und die nicht mit der Beschichtung aus Cr₂O₃ in Kontakt stehenden Seiten des Grundkörpers der Rakel rundum zusätzlich mit einer duroplastischen Deckschicht beschichtet ist;

Fig. 2

Einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Papierstreichklinge welche im Bereich der Arbeitskante mit Cr₂O₃ beschichtet ist;

Fig. 3

Ein erstes Spritzgerät zum Suspensionsspritzen, wobei die Suspension im Bereich der Düse eingedüst werden kann;

Fig. 4

Ein zweites Spritzgerät zum Suspensionsspritzen, wobei die Suspension in eine vor der Brennkammer angeordneten Mischkammer eingedüst werden kann;

Fig. 5

Ein drittes Spritzgerät zum Suspensionsspritzen, wobei die Suspension direkt in die Brennkammer des Spritzgeräts eingedüst werden kann und im Bereich der Düse zwei rohrförmige Gaseinlässe zur Beigabe eines Inertgases und/oder von Druckluft vorliegen;

Fig. 6

Das dritte Spritzgerät aus Fig. 5 in Kombination mit einer Vorrichtung zur Suspensionsförderung;

Fig. 7a-e

Eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäss beschichteten Lamellenrakel, bei welcher die Lamelle nach erfolgter Beschichtung und Nachbearbeitung erzeugt wird;

Fig. 8

Einen Querschnitt durch ein Kammerrakelsystem bei welchem eine erfindungsgemässe Rakel als Arbeitsrakel in Kombination mit einer Rakel aus Kunststoff als Schliessrakel eingesetzt wird.

[0107] Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

1. Rakel:

[0108] In Fig. 1a ist eine erfindungsgemässe Rakel 100 für Anwendungen im Flexodruck im Querschnitt dargestellt. Die Rakel 100 beinhaltet einen Grundkörper 110 aus Stahl, welcher durchgängig einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist. Auf der in Fig. 1a linken Seite befindet sich ein hinterer Bereich 120 der Rakel, welcher als Befestigungsbereich vorgesehen ist, um die Rakel beispielsweise in einer entsprechenden Aufnahmevorrichtung einer Druckmaschine zu halten. Eine Rakeldicke, gemessen von der Oberseite 121 zur Unterseite 122 des hinteren Bereichs 120, beträgt beispielsweise 0.2 mm.

[0109] Der in Fig. 1a auf der rechten Seite dargestellte und dem hinteren Bereich 120 abgewandte Bereich des Grundkörpers 110 wird als Arbeitskantenbereich 130 bezeichnet. Der Arbeitskantenbereich erstreckt sich bis zu einer dem hinteren Bereich 120 abgewandten Stirnseite 140 des Grundkörpers 110. Eine Breite des Grundkörpers 110, gemessen vom Ende des hinteren Bereichs bis zur Stirnseite 140 des Arbeitsl<antenbereichs 130, misst beispielsweise 40 mm.

[0110] Der Arbeitskantenbereich 130 der Rakel 100 ist des Weiteren im Bereich der Oberseite 121 des Grundkörpers mit einer im Querschnitt quaderförmigen Beschichtung 150 beschichtet. Die quaderförmige Beschichtung 150 bildet im Betrieb die eigentliche Arbeitskante der Rakel 100.

[0111] Die Beschichtung 150 ist eine Keramik-basierte Beschichtung, welche durch Suspensions-Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (ein thermisches Suspensionsspritzverfahren) aufgetragen wurde. Das Verfahren ist weiter hinten in Kapitel 3 näher beschrieben. Die Beschichtung besteht z. B. vollständig aus Cr₂O₃ und weist eine Porosität von 0.5% auf. Die Schichtdicke der Beschichtung 150 misst im Bereich der Arbeitskante 130 z. B. 200 µm, während die Härte z. B. 1'800 HV 0.1 beträgt (gemessen nach Norm DIN EN ISO 6507-1:2005). Die mittlere Rauheit Ra der Beschichtung 150, gemessen nach DIN EN ISO 4287:2010, liegt z.B. bei 2.5 µm.

[0112] Die in Fig. 1b gezeigte Rakel 100b ist bis auf die Beschichtung im Wesentlichen gleich ausgebildet wie die Rakel 100 aus Fig. 1a. Die Elemente 110b, 120b, 121b, 122b, 130b, 140b, 150b der Rakel 100b entsprechen dabei den jeweiligen bei Fig. 1a beschriebenen Elementen 110, 120, 121, 122, 130, 140, 150 der Rakel 100. Die Rakel 100b verfügt aber zusätzlich zur Keramik-basierten Beschichtung 150b aus Cr₂O₃ (diese ist im Wesentlichen gleich ausgebildet wie die Beschichtung 150 aus Fig. 1) rundum oder allseitig, d.h. auf den freien Seiten der Keramik-basierten Beschichtung 150b, dem freien hinterer Bereich 120b des Grundkörpers sowie dem freien Arbeitskantenbereich 130b des Grundkörpers 110b, über eine Deckschicht 151b. Die Deckschicht 151b ist eine ein Polymer umfassende Beschichtung basierend auf einem duroplastischen Polymer, beispielsweise einem Epoxidharz. Eine Dicke der Deckschicht 151b beträgt beispielsweise 5 µm, Die Deckschicht 151b schützt dabei die Beschichtung 150b und den freien Grundkörper 130b zusätzlich vor abrasivem Verschleiss und reduziert unerwünschte rheologische Effekte.

2. Streichklinge:

[0113] Fig. 2 zeigt eine Papierstreichklinge 200 im Querschnitt. Die Klinge 200 verfügt über einen Grundkörper 210 aus Stahl, mit im Wesentlichen quaderförmigem Querschnitt. Auf der in Fig. 2 linken Seite befindet sich ein hinterer Bereich 220, welcher z.B. als Befestigungsbereich vorgesehen ist. Eine Dicke der Klinge 200, gemessen von der Oberseite 221 zur Unterseite 222 des Grundkörpers beträgt beispielsweise 0.3 mm.

[0114] Auf der in Fig. 2 rechten Seite ist eine Arbeitskantenbereich 230 ausgebildet, welche sich bis zu einer dem hinteren Bereich 220 abgewandten Stirnseite 240 des Grundkörpers 110 erstreckt. In Fig. 2 oben, im Bereich der Oberseite des Arbeitskantenbereichs 230 weist der Grundkörper eine zur Oberseite 221 bzw. der Stirnseite 240 schräg verlaufende Fase 241 auf. Die Fase 241 sowie der Bereich an der Oberseite 221 des Arbeitskantenbereichs 230 der Papierstreichklinge 200 ist des Weiteren mit einer Beschichtung 250 versehen. Die Stirnseite 240 und die Unterseite Arbeitskante 230 sind hingegen nicht beschichtet und liegen frei.

[0115] Die Beschichtung ist eine Keramik-basierte Beschichtung, welche durch Suspensions-Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgetragen wurde. Dieses Verfahren ist weiter hinten in Kapitel 4 näher beschrieben. Die Beschichtung 250 besteht z. B. vollständig aus Cr₂O₃und weist eine Porosität von 0.5% auf. Die Schichtdicke der Beschichtung 250 misst im Bereich der Arbeitskante 230 z. B. 100 µm, während die Härte z. B. 1'700 HV 0.1 beträgt (gemessen nach Norm DIN EN ISO 6507-1:2005). Die mittlere Rauheit Ra der Beschichtung 250, gemessen nach DIN EN ISO 4287:2010, liegt ohne Nachbearbeitung der Beschichtung z.B. bei 1.3 µm.

3. Spritzgeräte:

[0116] Fig. 3 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein erstes Spritzgerät 300 zum Suspensionsspritzen. Das Spritzgerät 300 entspricht im Wesentlichen einer Vorrichtung zum Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF). Konkret verfügt das Spritzgerät 300 über eine hohlzylindrische Brennkammer 310, welche in Richtung ihrer Längsachse in eine Düse 320 mündet. Die Brennkammer 310 verfügt am einen Ende, welches der Düse 320 entgegen gesetzt ist, über einen ersten rohrförmigen Einlass 311 und einen zweiten rohrförmigen Einlass 313. Der erste Einlass 311 dient z.B. zur Zufuhr eines Brennstoffs 312, wie beispielsweise Kerosin. Über den zweiten Einlass 313 kann z.B. reaktives Gas, wie z.B. Sauerstoff, in die Brennkammer 310 geleitet werden.

[0117] Der innere Hohlraum der Düse 320 ist kegelförmig ausgestaltet, wobei sich ein Innendurchmesser des Hohlraums ausgehend vom Ende, welches der Brennkammer 310 zugewandt ist, in Richtung der Düsenaustrittsöffnung 321 stetig verjüngt. Eine Längsachse des kegelförmigen Hohlraums der Düse 320 verläuft in der Fortsetzung der Längsachse der hohlzylindrischen Brennkammer 310. In den inneren Hohlraum der Düse 320 münden aus entgegengesetzter Richtung zwei rohrförmige Einlassstutzen 322.a, 322.b. Die Längsachsen der rohrförmigen Einlassstutzen 322.a, 322.b liegen dabei auf einer Geraden und verlaufen in etwa senkrecht zur Längsachse des kegelförmigen Hohlraums der Düse 320.

[0118] Im Betrieb wird z.B. ein Brennstoff/Sauerstoff-Gemisch unter Druck in die Brennkammer 310 geleitet und gezündet, so dass eine sich in Richtung der Düse 320 erstreckende Flamme 315 erzeugt wird. Die dabei entstehenden Verbrennungsgase werden in Richtung der Düse 320 beschleunigt und treten an der Düsenöffnung 321 aus dem Spritzgerät 300 aus.

[0119] Über die rohrförmigen Einlassstutzen 322.a, 322.b kann eine Suspension 323 enthaltend darin dispergierte Keramikpartikel in die sich durch die Düse 320 erstreckende Flamme 315 eingedüst werden. Die Suspension wird somit in Richtung der Düsenaustrittsöffnung 321 in radialer Richtung eingedüst. Dabei werden die Keramikpartikel in der Flamme 315 ab-, an- oder aufgeschmolzen und zusammen mit den Verbrennungsgasen in Form eines Partikelstrahls, aus der Düse herausbeschleunigt.

[0120] Fig. 4 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein zweites Spritzgerät 400 zum Suspensionsspritzen. Auch dieses basiert im Wesentlichen auf einer Vorrichtung zum Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF). Das zweite Spritzgerät 400 beinhaltet eine hohlzylindrische Mischkammer 410.a, welche in Richtung ihrer Längsachse in eine bezüglich des Innendurchmessers etwas kleinere hohlzylindrische Brennkammer 410.b mündet. Die Längsachsen der Mischkammer 410.a und der Brennkammer 410.b verlaufen entlang einer gemeinsamen Geraden. Die Brennkammer 410.b mündet am Ende, welches der Mischkammer abgewandt ist, in eine Düse 420.

[0121] Die Mischkammer 410.a verfügt am einen Ende, welches der Brennkammer 420.b entgegen gesetzt ist, über einen ersten rohrförmigen Einlass 411, einen zweiten rohrförmigen Einlass 413 sowie über einen Einlassstutzen 422. Der erste Einlass 411 dient z.B. zur Zufuhr eines Brennstoffs 412, wie beispielsweise Kerosin. Über den zweiten Einlass 413 kann z.B. reaktives Gas, wie z.B. Sauerstoff, in die Mischkammer 410.a geleitet werden. Über die rohrförmigen Einlassstutzen 422 kann eine Suspension 423 darin enthaltend dispergierte Keramikpartikel in die Mischkammer 410.a eingedüst werden. Die Suspension wird dabei in Richtung der Düsenaustrittsöffnung 421 in axialer Richtung eingedüst. Die Mischkammer 410.a dient dazu, die über die beiden Einlässe 411, 413 und den Einlassstutzen 422 zugeführten Substanzen vorzumischen und anschliessend zur Zündung der Brennkammer 410.b zuzuführen.

[0122] Der innere Hohlraum der Düse 420 ist grösstenteils hohlzylindrisch ausgebildet und verjüngt sich im Bereich der Düsenaustrittsöffnung 421 konusförmig. Eine Längsachse des inneren Hohlraums der Düse 420 verläuft in der Fortsetzung der Längsachse der hohlzylindrischen Mischkammer 410.a und der Längsachse der hohlzylindrischen Brennkammer 410.b.

[0123] Im Betrieb wird z.B. ein Brennstoff/Sauerstoff-Gemisch zusammen mit der Suspension 423 enthaltend darin dispergierte Keramikpartikel vorgemischt, unter Druck in die Brennkammer 410.b geleitet und gezündet. Dabei entsteht eine sich in Richtung der Düse 420 erstreckende Flamme 415 in welcher die Keramikpartikel ab-, an- oder aufgeschmolzen werden und durch die Düse 420 hindurch und in Form eines Partikelstrahls aus der Düse 420 herausgeschleudert werden.

[0124] In Fig. 5 ist schematisch ein Querschnitt durch ein drittes Spritzgerät 500 zum Suspensionsspritzen dargestellt. Das dritte Spritzgerät 500 verfügt über eine Mischkammer 510.a und eine Brennkammer 510.b mit einem ersten rohrförmigen Einlass 511 und einem zweiten rohrförmigen Einlass 513, welche im Wesentlichen wie bei dem in Fig. 4 gezeigten zweiten Spritzgerät 400 ausgebildet sind. Die beiden Einlässe 511, 513 dienen entsprechend dazu, z.B. einen Brennstoff und ein reaktives Gas in die Mischkammer 510.a zuzuführen, wo die beiden Komponenten vorgemischt werden können.

[0125] Ebenfalls umfasst die dritte Spritzvorrichtung 500 einen Einlassstutzen 522, welcher aber länger ausgebildet ist als bei der zweiten Spritzvorrichtung 400, so dass er bis in die Brennkammer 510.b hinein ragt. Damit kann z.B. eine Suspension 523 mit darin dispergierten Keramikpartikeln direkt in die Brennkammer 510.b bzw. eine darin brennende Flamme 515 eingedüst werden. Entsprechend werden die Keramikpartikel wie bei den vorstehend beschriebenen Spritzgeräten 300, 400 in Form eines Partikelstroms durch die Düse 520 hindurch beschleunigt und aus dieser herausgeschleudert.

[0126] Der innere Hohlraum der an die Brennkammer 510.b anschliessenden Düse 520 des dritten Spritzgeräts 500 verjüngt sich in einem ersten Abschnitt in Richtung der Düsenaustrittsöffnung 521 stetig und weitet sich anschliessende in einem zweiten Abschnitt wieder stetig auf.

[0127] Unmittelbar vor der Düsenaustrittsöffnung 521 münden zudem aus entgegengesetzter Richtung zwei rohrförmige Gaseinlässe 530.a, 530b in schräger Richtung bzw. in einem Winkel von ca. 80° zur Richtung der Düsenaustrittsöffnung 521 in den inneren Hohlraum der Düse 520. Über die beiden Gaseinlässe 530.a, 530.b kann z.B. ein Inertgas und/oder Druckluft 531 in den inneren Hohlraum der Düse 520 geleitet werden. Dadurch kann ein sich durch die Düse 520 bewegender Partikelstrahl aus Verbrennungsgasen und Keramikpartikeln zusätzlich beeinflusst werden, beispielsweise kann er bezüglich der räumlichen Ausdehnung geformt und/oder weiter beschleunigt werden.

[0128] Obschon in den Fig. 3 - 5 nicht dargestellt, verfügen sämtliche Spritzgeräte 300, 400, 500 zudem über ein Kühlsystem bestehend aus mehreren in den Seitenwänden angeordneten Kühlwasserleitungen sowie eine Zündvorrichtung zur Zündung von Brennstoffen und/oder reaktiven Gasen.

[0129] Fig. 6 zeigt das dritte Spritzgerät 500 in Kombination mit einem Suspensionsförderer 600. In einem ersten Behälter 610 liegt dabei eine Suspension 611 mit darin dispergierten Keramikpartikeln vor. Die Suspension besteht z.B. aus Cr₂O₃-Partikel, einem Netzmittel und Ethanol. Eine mittlere Partikelgrösse der Cr₂O₃-Partikel beträgt beispielsweise 1 µm. Als Netzmittel liegt z.B. ein Polyacrylat vor. Der Anteil der Cr₂O₃-Partikel beträgt 25 Gew.-%, während der Anteil des Dispergiermittels 1 Gew.-% beträgt, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Suspension 611. Zudem verfügt der erste Behälter 610 über einen erste druckerzeugende Vorrichtung 614, z.B. einen Druckluftanschluss, mit welcher die Suspension unter Druck einen Druck von 0 - 6 bar gesetzt werden kann. Weiter beinhaltet der erste Behälter 611 einen mechanischen Mischer in Form eines in die Suspension eintauchenden Rührers 612.

[0130] Der Behälter 610 kommuniziert über ein Rohrleitungssystem 615 umfassend drei Dreiwegventile 640, 650, 670 und ein Durchflussmessgerät 660 mit dem Einlassstutzen 522 des Spritzgeräts 500. Sobald über die druckerzeugende Vorrichtung 614 ein ausreichender Druck auf die Suspension 611 einwirkt, wird diese durch das Rohrleitungssystem 615 in das Spritzgerät 500 gefördert wo sie beim Betrieb des Spritzgeräts 500, wie im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben, direkt in die Flamme 515 eingedüst wird.

[0131] Zusätzlich liegt ein zweiter Behälter 620 vor, welcher ebenfalls an das Rohrleitungssystem 615 angeschlossen ist. Im zweiten Behälter 620 befindet sich eine Spülflüssigkeit, z.B. Ethanol und Wasser. Werden die Dreiwegventile 640, 650, 670 entsprechend eingestellt, kann das Rohrleitungssystem 615, das Spritzgerät 500 und/oder der erste Behälter 610 mit der Spülflüssigkeit gereinigt werden. Der zweite Behälter 620 verfügt über eine zweite druckerzeugende Vorrichtung 622, welche im Wesentlichen gleich ausgebildet ist, wie die erste druckerzeugende Vorrichtung 614. Damit kann die Spülflüssigkeit unter einen Druck von 0-6 bar gesetzt und damit entsprechend durch das Rohrleitungssystem 615, das Spritzgerät 500 und/oder in den ersten Behälter 610 gefördert werden.

[0132] Weiter umfasst die Anordnung aus Fig. 6 einen dritten Behälter 630, welcher ebenfalls mit dem Rohrleitungssystem 615 kommuniziert und z.B. zum Auffangen von restlicher Spülflüssigkeit dient.

4. Herstellverfahren:

4.1 Beschichtung:

[0133] Zur Auftragung einer Beschichtung mit der in Fig. 6 gezeigten Apparatur wird z.B. wie folgt vorgegangen: Die oben beschriebene Suspension 611 mit Cr₂O₃-Partikeln wird mit einer Förderrate von 20 - 100 ml/min in das Spritzgerät 500 gefördert. Dies erfolgt durch Anlegen eines Drucks von 1 - 5 bar mit der ersten druckerzeugenden Vorrichtung 614. Über die Einlässe 511, 513 wird zudem Kerosin (ca. 25 l/h) bzw. Sauerstoff (ca. 50 m³/h) zugegeben. Das Spritzgerät wird dabei derart betrieben, dass eine Flammtemperatur von 2'500°C resultiert und die in der Suspension 611 vorliegenden Keramikpartikel auf eine Geschwindigkeit von ca. 500 m/s beschleunigt werden. Über die beiden rohrförmigen Gaseinlässe 530.a, 530b wird Stickstoff als Inertgas zugeführt.

[0134] Bei einer Spritzdistanz von ca. 300 mm können unter diesen Bedingungen aus Cr₂O₃-Beschichtungen mit Spritzraten von 3.5 - 12 kg/h abgeschieden werden.

[0135] Zur Herstellung einer Beschichtung wie sie bei der Rakel 100 aus Fig. 1 vorliegt, werden Cr₂O₃-Partikel verwendet.

4.2 Herstellung einer Lamellenrakel:

[0136] In den Fig. 7a - 7e ist die erfindungsgemässe Herstellung einer Lamellenrakel dargestellt. Als erstes wird ein Grundkörper 700 mit einem quaderförmigen Querschnitt beispielsweise aus Stahl bereitgestellt, wie in Fig. 7a gezeigt. Der Grundkörper weist in Fig. 7a auf der rechten Seiten eine freie Stirnseite 740 auf.

[0137] Im vorderen Bereich bzw. im Arbeitskantenbereich 730 des Grundkörpers 700 wird sodann eine obere Fase 741 in an sich bekannter Weise eingeschliffen, so dass ein Abschnitt der freien Stirnseite 740 bestehen bleibt (Fig. 7b). Die Fase 741 weist gegenüber der coplanaren Unterseite 721 bzw. Oberseite 722 des Grundkörpers 700 einen Winkel von 10 bis 60°, beispielsweise ca. 30° auf.

[0138] Sodann wird auf die Fase 741 sowie auf einem Abschnitt der Oberseite 721 des Grundkörpers 700 im Arbeitskantenbereich 730 eine Beschichtung 750 aus einem Keramik-basierten Material mit einem Suspensionsspritzverfahren aufgetragen, beispielsweise wie in Kapitel 4.1 beschrieben. Die Beschichtung 750 bedeckt somit die Fase 741 sowie einen an die obere Fase anschliessenden Teilbereich der Oberseite 721 des Grundkörpers 700. Die verbliebene freie Stirnseite 740 der Rakel im Arbeitskantenbereich 730, die Unterseite 722 der Rakel bzw. des Grundkörpers 700 sowie ein der Arbeitskante 730 abgewandter Bereich der Rakel sind hingegen nicht beschichtet. Dies ist in Fig. 7c gezeigt.

[0139] Nach erfolgter Auftragung der Beschichtung 750 wird diese nachbearbeitet, z.B. durch Schleifen und Polieren. Dabei wird ein der Arbeitskante 730 abgewandtes Ende der Beschichtung 750 an der Oberseite 721 des Grundkörpers 700 abgeschrägt, so dass ein als Fase ausgebildeter Abschluss 751 entsteht. Die derart nachbearbeitete Rakel ist in Fig. 7d dargestellt.

[0140] In einem letzten Schritt wird die Unterseite 722 des Grundkörpers 700 im Arbeitskantenbereich 730 bis zu einer Tiefe von ca. 50% der ursprünglichen Dicke weggeschliffen, so dass im Arbeitskantenbereich 730 eine Lamelle 760 ausgebildet wird, welche gegenüber dem hinteren Bereich bzw. dem Arbeitskantenbereich 730 abgewandten Ende der Rakel verjüngt ist. Dies ist in Fig. 7e gezeigt. Ein Teil der Beschichtung 750 wir dabei ebenfalls weggeschliffen, so dass der Grundkörper 700 und nahtlos in die Beschichtung 750 übergeht. Dabei wird die Beschichtung 750 am in Fig. 7e gezeigten rechten Ende 752 spitz zugeschliffen.

[0141] Die eigentliche Arbeitskante der so hergestellten Lamellenrakel im Betrieb wird durch die Beschichtung 750 gebildet.

5. Tests und Vergleichsversuche

5.1 Testversuche mit erfindungsgemässen Rakeln:

[0142] Wie sich in Testversuchen gezeigt hat, weisen die in den Fig. 1a, 1b und 2 abgebildeten Klingen 100, 100b, 200 eine sehr hohe Verschleissfestigkeit und Stabilität auf.

[0143] Die Rakel 100, 100b ermöglichen dabei ein äusserst exaktes Abstreichen von Druckfarbe im Tief- und Flexodruck. Dies über die gesamte Lebensdauer der Rakel.

[0144] Die Klinge 200 hat sich äusserst vorteilhaft als Streichmesser bei der Papierherstellung erwiesen. Insbesondere verfügt die Klinge 200 über eine hohe Thermoschockbeständigkeit, da bei der Verwendung keine nennenswerten Verformungen der Rakel beobachtet werden konnten. Des Weiteren kann beim Abstreichen von Streichfarbe mit der Klinge 200 eine unerwünschte Streifenbildung auf der Papierbahn weitestgehend vermieden werden.

5.2 Vergleichsversuche

[0145] Zum Vergleich wurde ein identischer Grundkörper wie bei der Rakel 100 aus Fig. 1a beschrieben in einem ersten Vergleichsversuch im Bereich der Arbeitskante mit einer Keramik-basierten Beschichtung aus Cr₂O₃ beschichtet. Anstelle des erfindungsgemässen Suspensions-Spritzverfahrens wurde die Beschichtung aber unter vergleichbaren Bedingungen mit einem Pulver-basierten Spritzverfahren aufgetragen.

[0146] Wie sich gezeigt hat, weisen derartige Rakel bezüglich dem Abstreichen von Druckfarbe im Tief- und Flexodruck eine signifikant schlechtere Verschleissfestigkeit und Stabilität auf, als die in den Fig. 1a gezeigte Rakel.

[0147] In einem zweiten Vergleichsversuch wurde ein identischer Grundkörper wie bei der Klinge 200 aus Fig. 2 beschrieben mit einer Cr₂O₃-Beschichtung versehen. Wiederum wurde anstelle des erfindungsgemässen Suspensions-Spritzverfahrens die Beschichtung aber mit einem Pulver-basierten Spritzverfahren aufgetragen. Dabei hat sich gezeigt, dass die mit dem Pulver-basierten Spritzverfahren erreichbaren Härten nicht an die Härten der erfindungsgemäss hergestellten Rakeln herankommen und die Klinge bei der Verwendung als Streichmesser in der Papierherstellung eine signifikant schlechtere Verschleissfestigkeit und Stabilität aufweist, als die in Fig. 2 gezeigte Klinge. Im Besonderen konnten bei längeren Einlaufphasen Verformungen der Klinge beobachtet werden. Die durch das Pulver-basierten Spritzverfahren hergestellten Klingen weisen damit eine geringere Thermoschockbeständigkeit auf als vergleichbare Klingen, welche mit dem erfindungsgemässen Suspensions-Spritzverfahren hergestellt wurden. Ebenso neigen die zu Vergleichszwecken hergestellten Klingen weitaus stärker zur Streifenbildung auf der Papierbahn als die erfindungsgemässen Klingen.

6. Kammerrakelsystem

[0148] In Fig. 8 ist ein linksseitig an einen rotierbaren Druckzylinder D gedrücktes Kammerrakelsystem 800 abgebildet. Das Kammerrakelsystem 800 wird beispielsweise durch eine in Fig. 8 nicht dargestellte Pneumatik an den Druckzylinder D gedrückt und umfasst eine im Querschnitt U-förmige Kammer 810, welche mit ihrer Öffnung zum Druckzylinder D hin ausgerichtet ist. An einem ersten und in Fig. 8 unten dargestellten Schenkel 811 der U-förmigen Kammer 810 ist eine Schliessrakel 840 aus Kunststoff angebracht, welche in einem Winkel von ca. 30° zum Schenkel 811 in Richtung des Zentrums des Druckzylinders D hinzeigt. Am zweiten und in Fig. 8 oben dargestellten Schenkel 812 der U-förmigen Kammer 810 ist eine Arbeitsrakel 830 angebracht. Die Arbeitsrakel 830 ragt in einem Winkel von ca. 30° zum zweiten Schenkel 812 in Richtung des Zentrums des Druckzylinders D. Die Arbeitsrakel 830 ist dabei eine erfindungsgemässe Klinge bzw. Rakel, beispielsweise mit einer Beschichtung wie sie in Fig. 1 beschrieben ist. Die beiden Rakel 830, 840 liegen dabei am Druckzylinder D an und dichten den Innenbereich 820 zwischen den beiden Schenkeln 811, 812, welcher mit Druckfarbe 821 gefüllt ist, ab. Bei einer Rotation des Druckzylinders D im Uhrzeigersinn bzw. in Richtung des Pfeils in Fig. 8, wird die Druckfarbe 821 an der Oberfläche des Druckzylinders D aufgenommen. Überschüssige Farbe wird dabei von der Arbeitsrakel 830 abgestreift.

[0149] Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und das Herstellungsverfahren sind jedoch lediglich als illustrative Beispiele zu verstehen, welche im Rahmen der Erfindung beliebig abgewandelt werden können.

[0150] So können die Grundkörper 100, 100b, 200 der Klingen aus den Fig. 1a, 1b und 2 auch aus einem anderen Material, wie z. B. einem Karbon-Stahl oder einem nichtmetallischen Material, insbesondere einem Kunststoff oder Kompositmaterial, wie z.B. Glasfaserverstärker Kunststoff (GFK) und/oder Kohlefaserverstärkter Kunststoff (CFK), gefertigt sein. Letzteres kann speziell für Anwendungen in der Papierindustrie als Schaberklinge vorteilhaft sein.

[0151] Es ist auch möglich, anstelle der in den Fig. 1a, 1b und 2 gezeigten Grundkörper jeweils Grundkörper mit einer anderen Form zu verwenden. Insbesondere können die Grundkörper eine keilförmige Arbeitskante oder einen verjüngten Querschnitt mit abgerundeter Arbeitskante aufweisen. Die freien Stirnseiten 140, 140b der Arbeitskanten 130, 130b der Rakel aus Fig. 1a und 1b kann beispielsweise auch vollständig abgerundet ausgeformt sein.

[0152] Des Weiteren können die erfindungsgemässen Klingen aus den Fig. 1a, 1b und 2 auch anders dimensioniert sein. So können bei der Rakel aus Fig. 1a und 1b beispielsweise die Dicken der Arbeitsbereiche 130, 130b gemessen von der Oberseite zur Unterseite, grösser oder kleiner sein. Beispielsweise können diese Dicken in einem Bereich von 0.040 - 0.200 mm variieren.

[0153] Zudem können die Beschichtungen der Klingen aus den Fig. 1a, 1b und 2 wenigstens eine Zusatzkomponente oder Additive in Form von Metallen, Hartstoffpartikeln und/oder Schmierpartikeln enthalten. Besonders bevorzugte Schmierpartikel sind h-BN und/oder Polytetrafluorethylen.

[0154] Ebenso ist es möglich, die Keramik-basierten Beschichtungen der Rakel aus den Fig. 1a, 1b und 2 aus anderen keramischen Materialen zu fertigen. Beispielsweise können die Beschichtungen der Rakel 100 aus Fig. 1a und diejenige der Klinge 200 aus Fig. 2 aus Al₂O₃ hergestellt werden. Es ist aber auch möglich, ganz andere keramische Materialen und/oder Mischungen aus unterschiedlichen keramischen Materialen zu verwenden. Z.B. kann eine Mischung aus Al₂O₃ und Cr₂O₃ eingesetzt werden.

[0155] Sämtliche der in den Fig. 1a, 1b und 2 gezeigten Klingen können beispielsweise mit weiteren Beschichtungen überzogen werden. Die weiteren Beschichtungen können in Arbeitskantenbereichen und/oder in hinteren Bereichen vorliegen und z. B. die Verschleissfestigkeit der Arbeitskanten weiter verbessern und/oder die hinteren Bereiche vor Einflüssen durch aggressive Chemikalien schützen. Insbesondere handelt es sich dabei auch um Beschichtungen aus nicht-keramischen oder organischem Material wie sie vorstehend beschrieben wurden.

[0156] Des Weiteren ist es möglich, bei den Klingen aus den Fig. 1a, 1b und 2 zwischen den keramischen Beschichtungen und dem Grundkörper eine zusätzliche Schicht, z.B. eine haftvermittelnde Schicht vorzusehen.

[0157] Anstelle der in den Figuren 3 - 4 gezeigten Spritzgeräte können auch entsprechende Geräte zum Plasmaspritzen eingesetzt werden. Beispielsweise kann beim Spritzgerät 300 aus Fig. 3 im Bereich der hohlzylindrischen Brennkammer 310 und der Düse 320 ein Kathoden/Anoden-Paar vorgesehen sein, mit welchem sich bei Verwendung einer Gleichstromquelle ein Lichtbogen zur Plasmaerzeugung generieren lässt. Als Plasmagas kann z.B. ein Edelgas verwendet werden. Über die rohrförmigen Einlassstutzen 322.a, 322.b kann dann eine Suspension 323 direkt in das Plasma eingedüst werden. Es versteht sich, dass es in diesem Fall nicht nötig ist, Brennstoff/Sauerstoff-Gemisch zuzuleiten und zu zünden.

[0158] Zusammenfassend ist festzustellen, dass neuartige Klingen geschaffen wurden, welche insbesondere für die Drucktechnik und Papierherstellung vorteilhaft sind. Die Klingen zeichnen sich durch eine äusserst hohe Verschleissfestigkeit aus und ermöglichen während der gesamten Lebensdauer ein gleichmässiges und streifenfreies Abstreichen von Druck- und Streichfarbe. Zugleich sind die erfindungsgemässen Klingen in unterschiedlichsten Ausführungsformen effizient und kostengünstig herstellbar.

Ansprüche

1. Klinge für Anwendungen in der Drucktechnik und/oder bei der Papierherstellung, umfassend einen flachen und länglichen Grundkörper mit einem in einer longitudinalen Richtung ausgebildeten Arbeitskantenbereich, wobei der Arbeitskantenbereich mit wenigstens einer Keramik-basierten Beschichtung überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine durch ein thermisches Suspensionsspritzverfahren aufgetragene Keramik-basierte Beschichtung handelt, wobei eine Porosität der Keramik-basierten Beschichtung weniger als 5% beträgt.

2. Klinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramik-basierte Beschichtung als Hauptbestandteil eine Oxidkeramik umfasst oder daraus besteht.

3. Klinge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidkeramik ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Al₂O₃, Cr₂O₃, Fe₂O₃, TiO₂, ZrO₂, SiO₂, CeO₂ und/oder MgO, insbesondere aus der Gruppe bestehend aus Al₂O₃ und Cr₂O₃, wobei Cr₂O₃ besonders bevorzugt ist.

4. Klinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramik-basierte Beschichtung als Hauptbestandteil eine Nichtoxidkeramik umfasst, wobei es sich insbesondere um Carbide, Nitride, Boride und/oder Silicide handelt.

5. Klinge nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramik-basierte Beschichtung eine Härte von 1'200 - 2'200 HV, insbesondere 1'400 - 2'000 HV, bevorzugt 1'600 - 1'900 HV, im Speziellen 1'700 - 1'800 HV, aufweist.

6. Klinge nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke der Keramik-basierten Beschichtung 5 - 300 µm, insbesondere 10 - 200 µm, bevorzugt 15 - 150 µm, im Speziellen 20 - 100 µm misst.

7. Klinge nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Porosität der Keramik-basierten Beschichtung weniger als 2.5%, bevorzugt weniger als 1% beträgt.

8. Klinge nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramik-basierte Beschichtung wenigstens eine Zusatzkomponente, insbesondere zur Verbesserung des Verschleissverhaltens der Klinge, enthält, wobei bevorzugt die Zusatzkomponente wenigstens ein Metall, Hartstoffpartikel und/oder Schmierpartil<el umfasst.

9. Klinge nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Keramik-basierten Beschichtung wenigstens eine Deckschicht angeordnet ist, wobei die Deckschicht eine nicht-keramische Beschichtung, eine organische Beschichtung und/oder eine ein Polymer umfassende Beschichtung umfasst.

10. Verfahren zur Herstellung einer Klinge nach einem der Ansprüche 1 - 9, wobei ein auf einem länglichen Grundkörper in einer longitudinalen Richtung ausgebildeter Arbeitskantenbereich der Klinge mit wenigstens einer Keramik-basierten Beschichtung versehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramik-basierte Beschichtung eine Porosität von weniger als 5% aufweist und durch ein thermisches Suspensionsspritzverfahren aufgetragen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass für das thermische Suspensionsspritzverfahren eine Suspension darin enthaltend dispergierte I<eramil<partil<el verwendet wird, wobei vorzugsweise die I<eramil<partil<el eine mittlere Partikelgrösse im Bereich von 5 nm - 20 µm, insbesondere 10 nm - 10 µm, bevorzugt 15 nm - 5 µm, speziell 100 nm - 1 µm, aufweisen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension bezogen auf das Gesamtgewicht der Suspension einen Feststoffanteil von 0.1 - 75 Gew.-%, bevorzugt 0.5 - 50 Gew.-%, insbesondere von 1 - 30 Gew.-%, aufweist und als ein Lösungsmittel für die Suspension Wasser, Alkohol, Glykole und/oder Mischungen davon eingesetzt werden.

13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 11 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension wenigstens ein Netzmittel und/oder wenigstens einen Stabilisator, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anionischen Tensiden und/oder kationischen Tensiden, enthält, wobei es sich im Besonderen um Polyacrylate handelt.

14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass während dem thermischen Suspensionsspritzverfahren ein zusätzliches Gas, insbesondere ein Inertgas und/oder Druckluft, eingedüst wird, bevorzugt zur Erhöhung der kinetischen Energie eines Partikelstroms und/oder zur Formung des Partikelstroms.

15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum Suspensionsspritzen eine Apparatur zum Plasmaspritzen und/oder eine Apparatur zum Flammspritzen, insbesondere zum Hochgeschwindigl<eitsflammspritzen (HVOF), verwendet wird, wobei die Suspension in eine Flamme und/oder ein Plasma der Apparatur eingedüst wird.

16. Klinge, erhältlich nach einem Verfahren gemäss wenigstens einem der Ansprüche 10 -15.

17. Gerätesatz, insbesondere für ein I<ammerral<elsystem, bevorzugt für den Flexodruck, umfassend eine Klinge nach einem der Ansprüche 1 - 9 oder 16 sowie wenigstens eine weitere Klinge, welche sich in struktureller Hinsicht unterscheidet, wobei die weitere Klinge insbesondere aus einem I<unststoffmaterial oder einem Kunststoff-Kompositmaterial besteht.

18. Verwendung einer Klinge nach wenigstens einem der Ansprüche 1 - 9 oder 16 zum Auftragen und/oder Abstreichen von Flüssigkeiten von einem Substrat.

19. Verwendung einer Klinge nach wenigstens einem der Ansprüche 1 - 9 oder 16 als Rakel und/oder Streichmesser, insbesondere in Form einer Lamellenrakel, in der Drucktechnik und/oder bei der Papierherstellung.

Claims

1. A blade for applications in printing technology and/or paper production, comprising a flat and elongated base body with a working edge area formed in a longitudinal direction, wherein the working edge area is coated with at least one ceramic-based coating, characterized in that it is a thermal suspension sprayed ceramic-based coating, wherein a porosity of the ceramic-based coating is less than 5%.

2. Blade according to claim 1, characterized in that the ceramic-based coating comprises or consists of an oxide ceramic as the main constituent.

3. Blade according to claim 2, characterized in that the oxide ceramic is selected from the group consisting of Al₂O₃, Cr₂O₃, Fe₂O₃, TiO₂, ZrO₂, SiO₂, CeO₂ and/or MgO, in particular from the group consisting of Al₂O₃ and Cr₂O₃, Cr₂O₃ being particularly preferred.

4. Blade according to claim 1, characterized in that the ceramic-based coating comprises a non-oxide ceramic as main constituent, wherein it is in particular carbides, nitrides, borides and/or silicides.

5. Blade according to at least one of the preceding claims, characterized in that the ceramic-based coating has a hardness of 1200-2200 HV, in particular 1400-2000 HV, preferably 1600-1900 HV, more preferably 1700-1800 HV.

6. Blade according to at least one of the preceding claims, characterized in that a thickness of the ceramic-based coating is 5-300 µm, in particular 10-200 µm, preferably 15-150 µm, more particularly 20-100 µm.

7. Blade according to at least one of the preceding claims, characterized in that the porosity of the ceramic-based coating is less than 2.5%, preferably less than 1%.

8. Blade according to at least one of the preceding claims, characterized in that the ceramic-based coating contains at least one additional component, in particular for improving the wear behavior of the doctor blade, the additional component preferably comprising at least one metal, hard material particles and/or lubricating particles.

9. Blade according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one top layer is arranged on the ceramic-based coating, which top layer comprises a non-ceramic coating, an organic coating and/or a coating comprising a polymer.

10. A method for producing a blade according to one of claims 1-9, wherein a working edge area of the blade formed on an elongated base body in a longitudinal direction is provided with at least one ceramic-based coating, characterized in that the ceramic-based coating comprises a porosity of less than 5% and is applied by a thermal suspension spraying method.

11. A method according to claim 10, characterized in that a suspension containing dispersed ceramic particles is used for the thermal suspension spraying method, preferably the ceramic particles having an average particle size in the range of 5 nm - 20 µm, in particular 10 nm - 10 µm, preferably 15 nm - 5 µm, specifically 100 nm - 1 µm.

12. A method according to claim 11, characterized in that the suspension comprises a solids content of 0.1-75 wt.%, preferably 0.5-50 wt.%, in particular 1-30 wt.%, based on the total weight of the suspension, and water, alcohol, glycols and/or mixtures thereof are used as a solvent for the suspension.

13. A method according to at least one of claims 11-12, characterized in that the suspension contains at least one wetting agent and/or at least one stabilizer, in particular selected from the group consisting of anionic surfactants and/or cationic surfactants, which are in particular polyacrylates.

14. A method according to at least one of claims 10-13, characterized in that an additional gas, in particular an inert gas and/or compressed air, is injected during the thermal suspension spraying method, preferably to increase the kinetic energy of a particle stream and/or to shape the particle stream.

15. A method according to at least one of claims 10-14, characterized in that a plasma-spraying apparatus and/or a flame-spraying apparatus, in particular for high-velocity flame spraying (HVOF), is used for suspension spraying, the suspension being injected into a flame and/or a plasma of the apparatus.

16. Blade, obtainable by a method according to at least one of claims 10-15.

17. A device set, in particular for a chamber doctor blade system, preferably for flexographic printing, comprising a blade according to any one of claims 1-9 or 16, as well as at least one further blade which differs in structural terms, wherein the further blade is in particular made of a synthetic material or a synthetic composite material.

18. Use of a blade according to at least one of claims 1-9 or 16 for applying and/or wiping liquids from a substrate.

19. Use of a blade according to at least one of claims 1-9 or 16 as a doctor blade and/or coating blade, in particular in the form of a lamellar doctor blade, in printing technology and/or in paper production.

Revendications

1. Lame pour des applications dans la technique d'impression et/ou dans la fabrication de papier, comprenant un corps de base plat et allongé avec une région de bord de travail réalisée dans une direction longitudinale, dans laquelle la région de bord de travail est revêtue d'au moins un revêtement à base de céramique, caractérisée en ce qu'il s'agit d'un revêtement à base de céramique appliqué par un procédé de pulvérisation en suspension thermique, dans lequel une porosité du revêtement à base de céramique est inférieure à 5 %.

2. Lame selon la revendication 1, caractérisée en ce que le revêtement à base de céramique comprend ou se compose d'une céramique d'oxyde en tant que composant principal.

3. Lame selon la revendication 2, caractérisée en ce que la céramique d'oxyde est choisie dans le groupe constitué par Al₂O₃, Cr₂O₃, Fe₂O₃, TiO₂, ZrO₂, SiO₂, CeO₂ et/ou MgO, en particulier dans le groupe constitué par Al₂O₃ et Cr₂O₃, dans lequel Cr₂O₃ est particulièrement préféré.

4. Lame selon la revendication 1, caractérisée en ce que le revêtement à base de céramique comprend une céramique non-oxyde en tant que composant principal, dans lequel il s'agit en particulier de carbures, de nitrures, de borures et/ou de siliciures.

5. Lame selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le revêtement à base de céramique présente une dureté de 1'200 - 2'200 HV, en particulier de 1'400 - 2'000 HV, de préférence de 1'600 - 1'900 HV, spécialement de 1'700 - 1'800 HV.

6. Lame selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une épaisseur du revêtement à base de céramique mesure 5 - 300 µm, en particulier 10 - 200 µm, de préférence 15 - 150 µm, spécialement 20 - 100 µm.

7. Lame selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une porosité du revêtement à base de céramique est inférieure à 2,5 %, de préférence inférieure à 1 %.

8. Lame selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le revêtement à base de céramique contient au moins un composant supplémentaire, en particulier pour améliorer le comportement d'usure de la lame, dans laquelle de préférence le composant supplémentaire comprend au moins un métal, des particules de matériau dur et/ou des particules lubrifiantes.

9. Lame selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins une couche de recouvrement est disposée sur le revêtement à base de céramique, dans laquelle la couche de recouvrement comprend un revêtement non céramique, un revêtement organique et/ou un revêtement comprenant un polymère.

10. Procédé de fabrication d'une lame selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel une région de bord de travail de la lame réalisée sur un corps de base allongé dans une direction longitudinale est pourvue d'au moins un revêtement à base de céramique, caractérisé en ce que le revêtement à base de céramique présente une porosité inférieure à 5 % et est appliqué par un procédé de pulvérisation en suspension thermique.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'une suspension contenant des particules de céramique dispersées dans celle-ci est utilisée pour le procédé de pulvérisation en suspension thermique, dans lequel de préférence les particules de céramique présentent une taille de particule moyenne dans la plage de 5 nm - 20 µm, en particulier 10 nm - 10 µm, de préférence 15 nm - 5 µm, spécialement 100 nm - 1 µm.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la suspension présente, par rapport au poids total de la suspension, une proportion de solides de 0,1 - 75 % en poids, de préférence de 0,5 - 50 % en poids, en particulier de 1 - 30 % en poids, et de l'eau, un alcool, des glycols et/ou des mélanges de ceux-ci sont utilisés en tant que solvant pour la suspension.

13. Procédé selon au moins l'une des revendications 11 - 12, caractérisé en ce que la suspension contient au moins un agent mouillant et/ou au moins un stabilisateur, en particulier choisi dans le groupe constitué par des tensioactifs anioniques et/ou des tensioactifs cationiques, dans lequel il s'agit en particulier de polyacrylates.

14. Procédé selon au moins l'une des revendications 10 - 13, caractérisé en ce qu'un gaz supplémentaire, en particulier un gaz inerte et/ou de l'air comprimé, est injecté pendant le procédé de pulvérisation en suspension thermique, de préférence pour augmenter l'énergie cinétique d'un courant de particules et/ou pour former le courant de particules.

15. Procédé selon au moins l'une des revendications 10 - 14, caractérisé en ce qu'un appareillage pour la pulvérisation au plasma et/ou un appareillage pour la pulvérisation à la flamme, en particulier pour la pulvérisation à la flamme à haute vitesse (HVOF), est utilisé pour la pulvérisation en suspension, dans lequel la suspension est injectée dans une flamme et/ou un plasma de l'appareillage.

16. Lame, configurée pour pouvoir être obtenue par un procédé selon au moins l'une des revendications 10 - 15.

17. Ensemble d'appareils, en particulier pour un système de racle à chambre, de préférence pour l'impression flexographique, comprenant une lame selon l'une des revendications 1 - 9 ou 16 ainsi qu'au moins une autre lame, qui se distingue du point de vue structurel, dans lequel l'autre lame se compose en particulier d'un matériau plastique ou d'un matériau composite plastique.

18. Utilisation d'une lame selon au moins l'une des revendications 1 - 9 ou 16 pour l'application et/ou le raclage de liquides sur un substrat.

19. Utilisation d'une lame selon au moins l'une des revendications 1 - 9 ou 16 en tant que racle et/ou lame de raclage, en particulier sous la forme d'une racle à lamelles, dans la technique d'impression et/ou dans la fabrication de papier.

Zeichnung