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Die Erfindung betrifft eine Rakeleinrichtung zum
Abstreifen und/oder Egalisieren eines auf eine laufende Oberfläche aufgetragenen
flüssigen
oder pastösen
Mediums, wie Streichfarbe, wobei die laufende Oberfläche bei
direktem Auftrag eine Faserstoffbahn, insbesondere aus Papier oder
Karton ist und bei indirektem Auftrag ein Übertragselement, beispielsweise
eine Auftragswalze ist, welche das Auftragsmedium nachfolgend an
die Faserstoffbahn abgibt. Die Rakeleinrichtung umfasst ein Rakelelement,
das sich parallel zur laufenden Oberfläche und im Wesentlichen über deren
Breite erstreckt, wobei das Rakelelement an die laufende Oberfläche andrückbar ist
und dabei mit dieser einen Pressspalt bildet.
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Gattungsgemäße Rakeleinrichtungen für Auftragswerke
oder für
Enddosiereinrichtungen werden im Rahmen von Streichanlagen in Maschinen
zur Herstellung und/oder Veredelung einer Faserstoffbahn eingesetzt.
Auf die
DE 296 11
186 A1 (PU10322) wird hierbei verwiesen.
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Die Faserstoffbahn soll ein- oder
beidseitig mit einer oder mehreren Schichten des Auftragsmediums,
beispielsweise mit in Flüssigkeit
dispergierter Pigmentfarbe, Stärke
oder dergleichen versehen werden. Dadurch wird vor allem die spätere Bedruckbarkeit
des Faserstoffmaterials, wie Papier oder Karton, verbessert.
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Dazu wird in der Regel ein Überschuss
an Medium aufgetragen und danach (entweder sofort oder erst nach
entsprechender Einwirkzeit des Mediums) auf das gewünschte Strichgewicht
abgerakelt oder auch nur vergleichmäßigt bzw. egalisiert.
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Die heutigen, modernen Herstellungs-
und Veredelungsmaschinen werden mit sehr hohen Geschwindigkeiten
von über
2000 m/min betrieben. Außerdem
sind die Maschinen, um möglichst
breite Bahnen von 10m und mehr in derselben Zeit produzieren zu
können,
entsprechend breit ausgeführt.
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Deshalb gestaltet sich ein gleichmäßiger, qualitativ
hochwertiger Strichauftrag über
die Länge und
Breite der laufenden Oberfläche
bzw. der Faserstoffbahn hinweg, zunehmend schwieriger.
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Das führt dazu, dass besonders in
Höhe des Ausganges
des Pressspaltes zwischen Rakelelement und laufender Oberfläche sich
am Rakelelement Mediumsansammlungen aufbauen. Diese als Staupunkt
bezeichneten Ansammlungen sind um so stärker, je höher der Feststoffgehalt des
Auftragsmediums ist.
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Die Ansammlungen bzw. der Staupunkt
am Rakelement beeinträchtigen
zum einen die Funktion des Rakelelementes und zum anderen führen sie auch
zu Abspritzungen, die als sogenanntes "Farbspucken" bezeichnet werden.
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Die genannten Abspritzungen gelangen
auf die frisch aufgetragene Mediumsschicht und führen so zu erheblichen Qualitätsmängeln.
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Für
eine spätere
Bedruckbarkeit ist ein gleichmäßiger Strichauftrag
aber Voraussetzung.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung,
eine Rakeleinrichtung zu schaffen, mit der eine verbesserte Qualität des aufgetragenen
Striches erreichbar ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch
gelöst,
dass eine Gegendruckeinrichtung vorgesehen ist, die Druck in Höhe des Ausganges
des Press-Spaltes auf das Rakelelement und damit auch auf das nach
dem Abstreifen und/oder Egalisieren auf der laufenden Oberfläche verbliebene
Medium ausübt.
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Erfindungsgemäß ist außerdem vorgesehen, dass der
von der Gegendruckeinrichtung ausgehende Druck in Form eines Fluides
aufzubringen ist. Als Fluid kommt beispielsweise Luft oder Wasserdampf in
Frage.
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Die Anordnung der Gegendruckeinrichtung ist
derart getroffen, dass der Fluiddruck annähernd senkrecht auf die laufende
Oberfläche
gerichtet ist und im Bereich des Ausganges des Presspalts auf das,
auf der laufenden Oberfläche
nach dem Abrakeln oder Egalisieren verbliebene Medium und auf das
Rakelelement gelangt.
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Die Erfinder haben herausgefunden,
dass dadurch das oben beschriebene Farbspucken und auch Mediumsansammlungen
am Rakelelement in Höhe
des Ausganges des Pressspaltes vermieden werden können und
damit das Strichergebnis überaus
zufriedenstellend ist.
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Dieses Ergebnis ist um so überraschender, weil
Luft vor dem Auftrag aus dem Auftragsmedium entfernt werden muss,
um keine unbedeckten Stellen auf der laufenden Oberfläche zu erhalten.
Ebenso besteht oftmals ein Vorurteil dahingehend, dass ein zugeführtes Fluid
eine aufgebrachte Schicht verdünnen
und damit ihre Qualität
negativ beeinflussen könnte.
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Bei der vorliegenden Erfindung überwiegt aber
der Vorteil, dass höhere
Geschwindigkeiten in der Streichmaschine und auch höhere Feststoffgehalte
des Auftragsmediums möglich
sind.
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Die Feststoffgehalte können deshalb
im Bereich zwischen 60 und 75 % liegen. Das hat wiederum den Vorteil,
dass gegebenenfalls kein mehrfaches Auftragen mehr notwendig ist,
um eine gute Abdeckung, insbesondere bei Karton, zu erreichen.
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Eine zweckmäßige Ausbildung der Erfindung kann
darin bestehen, dass das Rakelelement der Rakeleinrichtung als zylindrischer,
drehbarer Rakelstab ausgebildet ist, der in einem Rakelbett aufgenommen ist.
Sein Durchmesser beträgt
ca. 10 bis 100 mm.
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Der Rakelstab kann in sehr vorteilhafter
Weise mit einem Antrieb versehen und damit auf eine hohe Drehzahl
gebracht werden.
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Mit einer Drehzahl von ca. 50 bis
150 min–1 lässt sich
der oben beschriebene Staupunkt beeinflussen.
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Bei gegenläufiger Bewegung zwischen Rakelstab
und laufender Oberfläche
sind Drehzahlen im Bereich von gleich oder größer 100 min–1 besonders vorteilhaft.
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Mit anderen Worten: Der Staupunkt,
der bisher am Ausgang des Pressspaltes lag und sich so negativ auf
die Auftragsschicht auswirkte, wird damit wirkungsvoller entgegen
der Laufrichtung der zu beschichtenden Oberfläche bis unterhalb des Rakelelementes
am Eingang des Presspalts verschoben, wo er sich nun nicht mehr
auf die fertige Auftragsschicht auswirken kann.
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Dieser Effekt ließe sich theoretisch auch erreichen,
indem ein relativ großer
Durchmesser des Rakelstabes von ca. 50 bis 100 gewählt würde, wäre aber
technologisch nicht besonders sinnvoll hinsichtlich der Erreichung
der Auftragsstärke.
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In Weiterbildung der Erfindung ist
vorgesehen, dass die Gegendruckeinrichtung mit einer Fluid-Druckerzeugungs-
Einrichtung in Verbindung steht.
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Die Gegendruckeinrichtung kann als
an sich bekanntes Luftmesser ausgebildet sein.
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Ein solches Luftmesser ist beispielsweise aus
der AT 000830 (PU10203) bekannt. Es wurde bisher nur als Rakelelement
selbst eingesetzt, welches, wie der Name besagt, seine Luftstrahlen
auf den gewünschten
Ort richtete und quasi wie ein Messer, überschüssiges Medium auf das gewünschte fertige
Strichgewicht abrakelte. Dieses bekannte Luftmesser wurde bei niedrigen
Maschinengeschwindigkeiten verwendet.
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Erfindungsgemäß fungiert dieses Luftmesser
nun als Einrichtung, mit der die Luftstrahlen unter Überdruck
im Bereich des Ausganges des Pressspaltes auf das aufgetragene Medium
und das Rakelelement (was auch eine Rakelklinge oder eine Rakelleiste
sein kann) auftreffen, um damit den Staupunktaufbau und das Farbspucken
zu verhindern, zumindest aber zu vermindern.
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Eine weitere Möglichkeit kann darin bestehen,
dass die Gegendruckeinrichtung eine Druckkammer aufweist, wobei
die mit Fluid befüllte
Druckkammer an ihrer offenen Seite auf das aufgetragene Medium und
das Rakelelement, wie bei der vorstehend beschriebenen Möglichkeit
wirkt.
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Die Gegendruckeinrichtung kann dabei
eine Baueinheit mit dem Rakelbett oder einem anderen Bauteil, beispielsweise
einer Rakelhalterung, bilden. Dadurch besteht eine sehr kompakte
Einrichtung und eine direkte Zuordnung zum Rakelelement am Ausgang
des Presspalts kann auf einfache Weise realisiert werden.
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Sehr vorteilhaft ist es, wenn die
Rakeleinrichtung an der laufenden Oberfläche in einer solchen, dem Uhrzeigersinn
entsprechenden Position angeordnet ist, die ungefähr der 10
bis 11- Uhr bzw. 1 bis 2- Uhr- Position entspricht.
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Eine durch den Mittelpunkt des Rakelelementes
und der laufenden Oberfläche
verlaufenden Gerade bildet dabei mit einer gedachten Vertikalen einen
Winkel α von
ca. 45°.
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Diese Stellung ist am geeignetsten,
um jene Kräfte
zu verringern, die dem Rückfließen von überschüssigem,
abgerakelten Medium entgegenwirken. Das heißt, die angegebene Position
ermöglicht
ein leichteres Abführen
des Überschussmediums
vom Rakelelement (entgegen der Laufrichtung der Oberfläche), wodurch
ebenfalls die besagten Mediumsansammlungen und das Farbspucken über dem
Rakelelement (in Laufrichtung der Oberfläche) vermieden bzw. verringert
werden können.
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Die Erfindung soll nachstehend anhand
von Ausführungsbeispielen
näher erläutert werden.
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Es zeigen:
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1:
die schematische Darstellung einer Rakeleinrichtung mit herkömmlicher
Wirkung
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2:
die schematische Darstellung einer ersten Ausführung der erfindungsgemäßen Rakeleinrichtung
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3:
die schematische Darstellung einer zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen Rakeleinrichtung
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4:
die schematische Darstellung einer dritten Ausführung der erfindungsgemäßen Rakeleinrichtung
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5:
die schematische Darstellung einer vierten Ausführung der erfindungsgemäßen Rakeleinrichtung
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6:
die schematische Darstellung einer fünften Ausführung der erfindungsgemäßen Rakeleinrichtung
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Die 1 bis 6 zeigen jeweils eine Rakeleinrichtung,
die allgemein mit 1 bezeichnet ist. Gleiche Bauteile sind in den
einzelnen Figuren mit demselben Bezugszeichen versehen, gegenüber der
vorherigen Figur veränderte
Bauteile sind jedoch pro Figur ergänzt um ein Häkchen.
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Aus den Figuren ist entnehmbar, dass
eine in Laufrichtung L laufende Oberfläche 2, im Beispiel
einer Direktbeschichtung, eine Faserstoffbahn 2.1 aus Papier
sein soll. Die Faserstoffbahn 2.1 wird von einer Walze 3 gestützt. Dieser
Walze 3 ist eine Rakeleinrichtung 1 zugeordnet.
Die Rakeleinrichtung 1 umfasst ein Rakelelement 1.1 in
Form eines Rollrakelstabes und ein Rakelbett 1.2, in dem
der Rakelstab 1.1 um seine Längsachse drehbar gelagert ist.
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Das Rakelelement 1.1 bildet
mit der Walze 3 bzw. der gestützten Faserstoffbahn 2.1 einen
Presspalt 4. Dieser Pressspalt 4 ist in seiner
Größe einstellbar.
Das erfolgt durch Wahl der Anpresskraft F gegen die Walze 3 in
Abhängigkeit
des gewünschten Strichgewichtes
(höheres
Strichgewicht-geringere Anpresskraft; geringeres Strichgewicht-höhere Anpresskraft).
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Die Rakeleinrichtung 1 ist
an die Breite der Walze 3, zumindest aber an die Breite
der Faserstoffbahn 2.1 angepasst.
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Die Rakeleinrichtung 1 dient
dazu, um ein zuvor im Überschuss
aufgebrachtes flüssiges
bis pastöses
Medium M, insbesondere Streichfarbe, auf ein gewünschtes Strichgewicht (in g/m2) abzurakeln.
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Gewöhnlich wird ca. die 10fache
Menge dessen, was nach dem Rakeln auf der Bahn 2.1 verbleiben
soll, zunächst
mit einem bekannten Auftragswerk, welches in den Figuren nicht dargestellt
ist, aufgebracht. Daraus ergibt sich eine entsprechend hohe Menge
an abzuführendem
bzw. vom Rakelelement 1.1 wegzudrückendem Überschussmedium ÜM.
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Je höher die Laufgeschwindigkeit
der Walze 3 und damit der Bahn 2.1' ist und/oder je höher der Feststoffgehalt
des Mediums M und/oder der Überschuss ÜM des Mediums M ist, um so mehr können sich
Mediumsteile am Rakelelement 1.1 ansammeln und dort anhäufen. Diese
Ansammlungen treten bei herkömmlichen
Einrichtungen auf und werden als Staupunkt S bezeichnet. Sie sind
in 1 gezeigt.
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Von diesen Ansammlungen, die zumeist über die
gesamte Breite der Bahn reichen, gehen auch verstärkt Abspritzungen
aus, die als "Farbspucken" bezeichnet werden
und in 1 mit FS gekennzeichnet sind. Die Qualität der aufgetragenen, fertigdosierten
Mediumsschicht Mf wird dadurch negativ beeinträchtigt.
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2 zeigt
dagegen eine erfindungsgemäße Rakeleinrichtung 1.
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Dem Rakelelement 1.1 ist
eine Gegendruckeinrichtung 5 zugeordnet.
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Diese Einrichtung 5 steht
mit einer Fluid- Druck- Erzeugungseinrichtung 6 in Verbindung,
um einen Überdruck
auszubilden, der nach dem Rakeln wirkt.
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Aus 2 ist
des weiteren entnehmbar, dass die Gegendruckeinrichtung 5 als
an sich bekanntes Luftmesser ausgebildet ist.
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Die Anordnung bzw. Zuordnung der
Einrichtung 5 zur Walze 3 bzw. zur Rakeleinrichtung 1 ist
dabei so getroffen, dass die von der Gegendruckeinrichtung bzw.
dem Luftmesser 5 ausgehenden Fluidstrahlen 5.1 in
annähernd
radialer Richtung auf die laufende Oberfläche, d.h. Walze 3 im
Bereich des Ausganges 4.1 des Presspaltes 4 auf
die Fertig-Mediumsschicht Mf und das Rakelelement 1.1 auftreffen.
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Wie in 2 erkennbar,
bilden sich deshalb weder die befürchteten Farbansammlungen (Staupunkte
S), noch das Farbspucken FS.
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Derselbe Effekt wird auch mit einer
in 3 dargestellten Gegendruckeinrichtung 5' erreicht. Auch
hierbei steht die Einrichtung 5' mit einer Fluid-Druck-Erzeugungs-Einheit 6 in
Verbindung. Die Einrichtung 5' weist eine Druckkammer 5.2 für das Fluid
(Luft oder Wasserdampf) auf. Die Düsenkammer drückt mit
ihrer offenen Seite 5.3 gegen die fertige Auftragsschicht
Mf. Die Gegendruckeinrichtung 5' ist zweckmäßigerweise
am Rakelbett 1.2 angeordnet.
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Eine weitere Ausführung ist in der 4 gezeigt. Auch hier wird
erfolgreich Farbspucken FS und die Staupunkte
S vermieden.
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Das erfolgt hier dadurch, dass das
Rakelbett 1.2 von einer Halteleiste 7 getragen
ist, die gemeinsam mit einer Dichtklinge 8, die an der
Bahn 2.1 bzw. Walze 3 anliegt, eine Kammer 9 (das
ist auch eine Art Gegendruckeinrichtung) unterhalb des Rakelelementes 1.1 bildet.
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Damit das überschüssige Medium sich eben nicht,
wie bei 1 gezeigt, oberhalb
des Rakelelementes 1.1 aufbauen kann, sind in die Halteleiste 7 über deren
gesamte Breite verteilt, Öffnungen 7.1 eingearbeitet.
Eine nach außen
hin die Leiste 7 überlappende,
durchgehende Leiste 7.2 bildet mit den Öffnungen 7.1 ein selbsttätig wirkendes
Druckbegrenzungsventil. Das vom Rakelelement 1.1 abgequetschte Überschussmedium ÜM kann somit durch die Öffnungen abfließen und
dazu die Leiste 7.2 nach außen aufdrücken, wie mit gestrichelten
Linien dargestellt ist.
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In 5 ist
die Verwendung eines Rollrakelstabes 1.1 mit größerem Durchmesser
als bei 1 dargestellt.
Auch mit dieser Variante ist das Farbspucken FS und
Staupunkte S vermeidbar. Der Durchmesser sollte dazu gleich oder
größer als
50 mm sein, weil sich dadurch um so besser der Staupunkt S unter
das Rakelelement, d.h. den Rakelstab 1.1 verschieben lässt. Dies
ist mit Pfeilen Q für
Menge an rückgeführtem Überschussmedium ÜM vergrößert dargestellt.
Die Menge Q0 entspricht der Menge an im Überschuss
aufgetragenem Medium M und resultiert aus endgültiger Menge Q1 (Fertigstrichgewicht
der Mediumsschicht Mf) und rückgeführter Menge
QR bzw. ÜM.
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Auch mit einer Erhöhung der
Drehzahl des Rakelstabes lässt
sich der angestrebte Effekt erreichen. Der Rakelstab 1.1 ist
dazu mit einem Antrieb versehen, wie beispielsweise für die 1 bis 6 nur in 5 eingezeichnet
ist.
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Die Drehzahl sollte ungefähr 50 bis
150 min–1 betragen.
Bei gegenläufiger
Bewegung von Rakelstab 1.1 und Walze 3 (so wie
in 5 auch eingezeichnet)
sind Drehzahlen von > 100min–1 vorteilhaft.
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Die 6 zeigt
schließlich
eine Rakeleinrichtung 1, bei der der Rakelstab 1.1 an
der Walze in einer Position angeordnet ist, die gemäß dem Uhrzeigersinn,
ungefähr
der 10 bis 11- Uhr Position entspricht. Spiegelbildlich gesehen
ist ebenso eine Anordnung in der 1 bis 2 Uhr- Position zweckmäßig.
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Eine durch den Rakelstab und die
Walze 3 verlaufende Gerade G bildet bei diesen genannten Positionen
mit einer gedachten Vertikalen V einen Winkel α von ca. 45°.
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Diese Anordnung gewährleistet
nahezu ideale Rückströmverhältnisse
des überschüssigen,
von Rakelelement 1.1 abgequetschten Medium ÜM, so dass das Farbspucken FS und
die Ansammlungen bzw. die Staupunkte S vermieden werden.
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Erwähnt soll sein, dass die in
den Figuren angegeben Beispiele einzeln oder auch in Kombination
miteinander angewendet werden können.
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Als nicht in den Figuren dargestellte
Auftragswerke, die in Laufrichtung vor der Rakeleinrichtung 1 angeordnet
ist, kann beispielweise eine der Breite der Faserstoffbahn entsprechende
Freistrahlauftragsdüse,
ein Auftragswerk mit Düsenkammer, eine
Vorhangdüse,
oder eine Vielzahl an über
die Bahnbreite verteilt angeordnete Einzelauftragsdüsen, ein
Walzenauftragswerk oder dergleichen, Verwendung finden.