DE102010003386A1

DE102010003386A1 - Rakelelement

Info

Publication number: DE102010003386A1
Application number: DE201010003386
Authority: DE
Inventors: Robert Gegenhuber; Florian Hain; Dr. Kustermann Martin
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2011-09-29
Also published as: EP2552602A1; WO2011120865A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rakelelement (1) zur Dosierung und/oder Egalisierung eines Auftragsmediums, beispielsweise Streichfarbe, auf einen laufenden Untergrund (2), wobei der Untergrund (2) bei direktem Auftrag des Auftragsmediums die Oberfläche einer laufenden Papier-, Karton- oder andere Faserstoffbahn und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselementes ist, das das Auftragsmedium an die laufende Faserstoffbahn abgibt, wobei das Rakelelement (1) als zylindrischer Rakelstab ausgebildet ist, der in seiner Länge im Wesentlichen der Breite des Untergrundes (2) entspricht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Rakelstab einen Kern (3) mit tragender Funktion, eine Ummantelung (4) mit einer gegen den laufenden Untergrund (2) anstellbaren Oberfläche (5) sowie wenigstens eine parallel zur Rakelstabachse ausgearbeitete Ausnehmung (6) mit jeweils einer Rakelkante (7) in der Ummantelung (4) aufweist, wobei die betreffende Rakelkante (7) in einer Betriebsposition (II) gegen die den laufenden Untergrund (2) angestellt ist und in einer Startposition (I) anstelle dieser Rakelkante (7) ein beliebiger Bereich der Oberfläche (5) gegen den Untergrund (2) angestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rakelelement zur Dosierung und/oder Egalisierung eines Auftragsmediums, beispielsweise Streichfarbe, auf einen laufenden Untergrund, wobei der Untergrund bei direktem Auftrag des Auftragsmediums die Oberfläche einer laufenden Papier-, Karton- oder andere Faserstoffbahn und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements ist, das das Auftragsmedium an die laufende Faserstoffbahn abgibt, wobei das Rakelelement als zylindrischer Rakelstab ausgebildet ist, der im Wesentlichen der Breite des Untergrundes entspricht.
Gattungsgemäße Rakelelemente sind hinreichend bekannt. Beispielsweise soll auf die DE-U1-296 21 876 verwiesen werden.
Rakelstäbe mit kreisrundem Querschnitt, die sowohl mit glatter Oberfläche oder einer profilierten Oberfläche zwecks volumetrischer Dosierung versehen sind, sind ebenfalls bekannt. Beispielsweise wird auf die DE-U1-202 16 493 und die DE A1 40 31 313 verwiesen. Diese Rakelstäbe bestehen in der Regel aus einem Metallkern (vorzugsweise Edelstahl), der mit einer harten Keramik oder Chromschicht überzogen ist. Diese Rakelstäbe sind stark dem Verschleiß unterworfen.
Aus der WO 2007/0661378 A1 ist ein Rakelstab entnehmbar, der aus einem Rohr mit harter, verschleißfester Oberfläche und einem daran befestigten bogenförmigen Aufsatzsegment besteht. Dieses Aufsatzsegment ist aus einem weichen Material, wie z. B. Polyurethan hergestellt. Dieses Polyurethan-Aufsatzsegment bildet eine weiche Spitze. Dadurch kann mit diesem einen Element eine Dosierung für beliebig viele Strichgewichtsbereiche vorgenommen werden. Die Weichheit der Spitze komprimiert hydrodynamische Kräfte im Auftragsbereich, wodurch sich das Auftragsmedium gleichmäßig unter dem Rakelstab verteilen kann. Die weiche Spitze ist unter Betriebsbedingungen gegen den laufenden Untergrund angestellt. In der Start/Stopp- bzw. Unterbrechungs-Phase ist der Rakelstab an der harten Stabaußenfläche gegen den Untergrund angestellt, wodurch das Aufsatzsegment in dieser Phase geschont wird. Die weiche Spitze und die Stabaußenfläche bilden somit zwei aktive Flächen, die unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.
Nachteilig ist die aufwändige Herstellung dieses Rakelstabes. Aufgrund der konstruktiven Gestaltung des Rakelstabes ist das Anlegen der Stabaußenfläche an den laufenden Untergrund nur in einem begrenzten Winkelbereich möglich.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ausgehend vom genannten Stand der Technik, ein einfacher aufgebautes Rakelelement anzugeben.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Rakelelement bzw. der Rakelstab einen Kern mit tragender Funktion, eine Ummantelung mit einer gegen den laufenden Untergrund anstellbaren Oberfläche sowie wenigstens eine parallel zur Rakelstabachse ausgearbeitete Ausnehmung mit jeweils einer Rakelkante in der Ummantelung aufweist, wobei die betreffende Rakelkante in einer Betriebsposition gegen den laufenden Untergrund angestellt ist. In einer Startposition (damit ist auch eine Stopp- bzw. Unterbrechungsposition gemeint) ist anstelle dieser Rakelkante ein beliebiger bzw., anderer Bereich der Oberfläche gegen den Untergrund angestellt.
Der erfindungsgemäße Rakelstab ist einfacher herstellbar als der des letztgenannten Standes der Technik.
Der besondere Vorteil besteht darin, dass als Startposition immer ein anderer Bereich der anzustellenden Oberfläche eingestellt werden kann. Dafür ist ein weiter Winkelbereich vorhanden, der bedeutend größer als beim Stand der Technik ist. Außerdem steht einunddieselbe Oberfläche von einheitlicher Eigenschaft gegenüber Verschleiß, Hitze, Trockenlauf und auch Formgebung zur Verfügung. Beim Wechseln von der Start- in die Betriebsposition und umgekehrt kann aufgrund der einheitlichen Oberfläche (also ohne ein Aufsetzteil wie beim Stand der Technik) die Anpresskraft des Rakelstabes beibehalten werden, was beim Stand der Technik nicht möglich ist.
Die Erfinder haben im Übrigen erkannt, dass es weniger auf einen Verschleiß beim Anfahren, d. h. in der Start/Stopp- bzw. Unterbrechungsposition ankommt, sondern mehr auf den Zustand der Außenfläche des Rakelstabes in der Betriebsposition. Im Auftragsmedium verteilt sich der Druck gleichmäßig in alle Richtungen. Durch die Rakelkante in der Ummantelung lässt sich dieser Druck kompensieren. Die Oberfläche des erfindungsgemäßen Rakelelements bzw. Rakelstabs gibt bei lokalen Druckerhöhungen oder auch bei ungleichmäßiger Oberfläche der zu beschichtenden Faserstoffbahn nach. Somit ist eine sehr gleichmäßige Dosierung oder Egalisierung möglich. Das erfindungsgemäße Rakelelement ist daher für alle denkbaren Arten von Papier und Karton und Auftragsmedien bei direkter oder indirekter Beschichtung einsetzbar.
Im Rahmen der Erfindung wird als Material für die Ummantelung ein Polymer, wie Polyethylen oder Silicon bzw. ein Kunststoffverbundwerkstoff vorgeschlagen, jeweils mit einer Härte von ca. 2 bis 80 P&J, vorzugsweise 30 bis 60 P&J. Diese in Pussey&Jones (P&J) angegebene Härte entspricht in Shore A ca. 99-66, vorzugsweise 87-74 Shore A.
Die Vorteile dieser Materialien, insbesondere deren Nachgiebigkeit wurden bereits beschrieben.
In Ausgestaltung der Erfindung ist auch vorgesehen, dass das Rakelelement bzw. der Rakelstab insgesamt einen Durchmesser zwischen 6 und 64 mm, vorzugsweise 10 bis 38 mm einschließlich der Ummantelung aufweist. Die Ummantelung sollte mindestens 0,5 mm dick sein.
Als Material für den Kern des Rakelelements ist Stahl oder ein Materialverbund mit beispielsweise Glasfaser, Kohlefaser usw. vorgesehen. Dieses Material ist für eine tragende Funktion besonders geeignet, was hinsichtlich der immer höher geforderten Maschinengeschwindigkeiten von Vorteil ist.
Zu ergänzen ist, dass die Ausnehmung im Rakelstab stufenartige Flächen aufweist, die einen Winkel von zwischen 70° und 110° miteinander bilden. Vorzugsweise ist an 90° gedacht, weil dieser Winkel sich einfacher herstellen lässt.
Die Ausnehmung kann nur in der Ummantelung vorhanden sein oder aber sie reicht bis in den festen Kern des Rakelstabs hinein. Bei kleineren Durchmessern wird man sich eher für die zuletzt genannte Variante entscheiden, wohingegen bei größeren Durchmessern, die in der Regel auch die größeren Ummantelungsdicken aufweisen, die Ausnehmung nur in die Ummantelung eingearbeitet ist.
In bestimmten Fällen kann es zweckmäßig sein, wenn mehr als eine Ausnehmung in das Rakelelement eingearbeitet ist, weil dadurch mehr Abrisskanten zur Auswahl bzw. dem Wechsel zur Verfügung stehen.
Eine an sich bekannte Rakelstreichmaschine lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Rakelelement leicht nachrüsten, weil es in alle gängigen Rakelbetten aufgenommen werden kann.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
1: eine erste Variante eines erfindungsgemäßen, im Querschnitt schematisch dargestellten Rakelstabs;
2: eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen, im Querschnitt schematisch dargestellten Rakelstabs;
3 bis 5: eine Darstellung der Verdrehung des Rakelstabs aus 1 in verschiedene Positionen;
6 und 7: weitere Varianten eines erfindungsgemäßen, im Querschnitt schematisch dargestellten Rakelstabs;
Die einzelnen Bezugszahlen sind aus Übersichtlichkeitsgründen vorwiegend nur in 1 und 2 eingetragen.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Rakelelement 1, in Form eines Rakelstabs mit kreisrundem Querschnitt, der innerhalb einer nicht mit dargestellten Rakelstreichmaschine einer ebenfalls nicht mit dargestellten Auftragseinrichtung nachgeordnet ist und der Dosierung und/oder Egalisierung eines Auftragsmediums, beispielsweise Streichfarbe, auf einen laufenden Untergrund 2 dient. Beim Untergrund 2 soll es sich, bei indirekter Beschichtung um ein in Laufrichtung L drehendes Übertragselement, insbesondere Auftragswalze handeln, die anschließend das auf ihre Oberfläche aufgebrachte Medium an eine nicht mit dargestellte laufende, zu veredelnde Papier-, Karton-, oder andere Faserstoffbahn abgibt. Bei direktem Auftragen ist der laufende Untergrund 2 die Faserstoffbahn selbst.
Die Länge des Rakelstabs entspricht im Wesentlichen der Breite des Untergrundes 2.
Der Rakelstab weist einen Kern 3, der eine tragende Funktion in Bezug auf Durchbiegung und Torsion ausübt, auf. Darüber hinaus ist eine Ummantelung 4 mit einer gegen den laufenden Untergrund 2 anstellbaren Oberfläche 5 vorgesehen. Die Ummantelung 4 wiederum weist mindestens eine parallel zur Rakelstabachse ausgearbeitete Ausnehmung 6 mit einer Rakelkante 7 auf.
In 1 ist auch dargestellt, dass die Ausnehmung 6 in einer ersten Variante in die Ummantelung 4 eingearbeitet ist und bis an den Kern 3 heranreicht.
Eine zweite Variante ist in 2 dargestellt. Hier reicht die Ausnehmung 6 bis in den Kern 3 des Rakelelements 1 hinein.
Das zylindrische Rakelelement 1 bzw. der Rakelstab ist mit Hilfe eines nicht mit gezeigten Antriebes in einem Rakelbett rotierbar und dadurch auch von einer Startposition I – siehe 3 in eine Betriebsposition II – siehe 4 und umgekehrt drehbar. 5 zeigt die Drehung des Rakelstabs aus der Betriebsposition II wieder in der Startposition I. Bei der Bezeichnung Startposition soll auch die Position während der Stopp- oder Unterbrechungsphase mit erfasst sein. Für diese Start/Stopp- und Unterbrechungsposition gemäß 3 und 5 steht dieselbe Oberfläche 5, ausgehend von der Rakelkante 7 in einem weiten Winkelbereich β von 0 bis ca. 330° zur Verfügung. Dadurch ist diese Position sehr flexibel einstellbar, d. h. es kann immer ein anderer Bereich der Oberfläche herangezogen werden. Der angegeben Winkelbereich β ist nur in 3 eingezeichnet.
In 6 ist dargestellt, dass die Ausnehmung 6 nur etwa bis zur Hälfte der Dicke der Ummantelung 4 reicht.
Die 7 zeigt eine weitere Ausgestaltungsvariante des Rakelelements 1. Bei dieser Variante sind zwei Ausnehmungen 6 vorgesehen, die sich diametral gegenüberliegen. Die zweite Ausnehmung ist mit 6' und den Flächen 8a', 8b' und der Abrisskante 7' bezeichnet. Der Vorteil hierbei ist, dass man bei Verschmutzung oder etwaigem Verschleiß der Kante 7 die zweite Kante 7' nutzen kann.
Für alle gezeigten Varianten gilt:

– als Material für die Ummantelung 4 ist ein Polymer bzw. mit einer Härte von ca. 2–80 P&J (99-66 Shore A) vorgesehen;
– das Rakelelement 1 bzw. der Rakelstab weist insgesamt einen Durchmesser zwischen 6 und 64 mm einschließlich der Ummantelung 4 auf. Die Ummantelung 4 ist gleich oder größer als 0,5 mm.
– als Material für den Kern 3 des Rakelstabs kommt Stahl oder ein Materialverbund mit beispielsweise Glasfaser, Kohlefaser infrage;
– die Ausnehmung weist stufenartige Flächen 8a und 8b auf, die im Beispiel einen Winkel α von ca. 90° miteinander bilden. Die Fläche 8b endet in der Rakelkante 6.

Bezugszeichenliste

1: Rakelelement bzw. Rakelstab
2: laufender Untergrund
3: Kern
4: Ummantelung bzw. Bezug
5: Oberfläche
6: Ausnehmung
7: Rakelkante
8a, 8b: Fläche der Ausnehmung
α: Winkel
β: Winkelbereich
L: Laufrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 29621876 U1 [0002]
DE 20216493 U1 [0003]
DE 4031313 A1 [0003]
WO 2007/0661378 A1 [0004]

Claims

Rakelelement (1) zur Dosierung und/oder Egalisierung eines Auftragsmediums, beispielsweise Streichfarbe, auf einen laufenden Untergrund (2), wobei der Untergrund (2) bei direktem Auftrag des Auftragsmediums die Oberfläche einer laufenden Papier-, Karton- oder andere Faserstoffbahn und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselementes ist, das das Auftragsmedium an die laufende Faserstoffbahn abgibt, wobei das Rakelelement (1) als zylindrischer Rakelstab ausgebildet ist, der in seiner Länge im Wesentlichen der Breite des Untergrundes (2) entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass der Rakelstab einen Kern (3) mit tragender Funktion, eine Ummantelung (4) mit einer gegen den laufenden Untergrund (2) anstellbaren Oberfläche (5) sowie wenigstens eine parallel zur Rakelstabachse ausgearbeitete Ausnehmung (6) mit jeweils einer Rakelkante (7) in der Ummantelung (4) aufweist, wobei die betreffende Rakelkante (7) in einer Betriebsposition (II) gegen die den laufenden Untergrund (2) angestellt ist und in einer Startposition (I) anstelle dieser Rakelkante (7) ein beliebiger Bereich der Oberfläche (5) gegen den Untergrund (2) angestellt ist.
Rakelelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den Anstellbereich der Oberfläche (5) ausgehend von der betreffenden Rakelkante (7) ein Winkelbereich β zur Verfügung steht.
Rakelelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die Ummantelung (4) ein Polymerkunststoff, beispielsweise Polyethylen, Silicon oder Gummi jeweils mit einer Härte von ca. 2–80 P&J, vorzugsweise 30–60 P&J gewählt ist.
Rakelelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rakelstab insgesamt einen Durchmesser zwischen 6 und 64 mm, vorzugsweise zwischen 10 und 38 mm einschließlich der Ummantelung (4) aufweist, wobei die Ummantelung (4) mindestens 0,5 mm dick ist.
Rakelelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für den Kern (3) des Rakelstabs Stahl oder ein Materialverbund mit beispielsweise Glasfasern, Kohlefasern usw. gewählt ist.
Rakelelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (6) stufenartige Flächen (8a, 8b) aufweist, die einen Winkel α von 70 bis 110°, vorzugsweise 90° miteinander bilden.
Rakelelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche (8b) in die Rakelkante (7) übergeht.
Rakelelement nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Ausnehmungen (6) vorgesehen sind, die sich diametral gegenüberliegen.
Rakelelement nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ausnehmung (6) nur in die Ummantelung (4) eingearbeitet ist.
Rakelelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ausnehmung (6) bis in den Kern (3) hineinreicht.