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Die
Erfindung betrifft ein Rakel-Dosiersystem für eine Vorrichtung zum Beschichten
einer Materialbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, mit einer
Rakelstange als Dosierelement, die in einer Nut eines Rakelbettes
aus elastischem Material gehalten wird, das in einem Halter gelagert
ist.
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Zum
Beschichten von laufenden Papier- oder Kartonbahnen werden bekannterweise
Vorrichtungen eingesetzt, die ein Auftragssystem zum Auftragen eines
flüssigen
Beschichtungsmaterials im Überschuss
und ein nachfolgendes Dosiersystem mit einer Rakelstange als Dosierelement
aufweisen, die den Überschuss
an Beschichtungsmaterial bis auf das gewünschte Strichgewicht wieder
abrakelt. Das Auftragen und Dosieren erfolgt entweder direkt auf die
Bahn oder indirekt zunächst
auf eine die Bahn umlenkende Walze, die anschließend den dosierten Film von
Beschichtungsmaterial an die Bahn übergibt.
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Ein
Rakel-Dosiersystem der gattungsgemäßen Art ist in der DE-A 3022955
beschrieben. Die Rakelstange wird in einem Rakelbett aus gummielastischem
Material gehalten, das in einem mit dem Maschinengestell in Verbindung
stehenden Halter gelagert ist. An seiner der Rakelstange abgewandten Rückseite
wird das Rakelbett von einem Druckschlauch abgestützt, so
dass sich die Dicke des dosierten Films auf der Walze oder der Bahn
begrenzt über
den Druck im Druckschlauch variieren läßt. Im Rakelbett sind zwei
parallel zur Rakelstange verlaufende und zur Rakelstange hin offene
Spülkanäle angeordnet,
in die eine Spülflüssigkeit,
z.B. Wasser, eingeleitet werden kann, um die Lagerung der Rakelstange
zu schmieren und eingedrungenes Beschichtungsmaterial zu entfernen.
Derartige Rakel-Dosiersysteme, bei denen das Rakelbett von einem
Druckschlauch abgestützt
wird, werden als Rollschaber-Systeme bezeichnet. Sie werden zum
direkten Dosieren auf der Bahn in einem Bereich eingesetzt, in dem
diese von einer Gegenwalze abgestützt wird. Es sind auch sogenannte
Rollrakel-Systeme
bekannt, bei denen die Bahn in einem freilaufenden Bereich um die
Rakelstange geführt
wird. Bei diesen Systemen ist das Rakelbett ohne Druckschlauch in einem
starren Halter befestigt.
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Die
Rakelstangen sind üblicherweise
aus Stahl mit einem Durchmesser zwischen 6 mm – 40 mm gefertigt. Da die beim
Beschichten von Papier- oder Kartonbahnen üblicherweise als Beschichtungsmaterial
verwendeten Pigmentstreichfarben sehr abrasiv sind, ist es zur Erhöhung der
Verschleißfestigkeit
bekannt, die Rakelstangen an ihrer Oberfläche mit verschleißfesten
Materialien zu beschichten. Je nach Anwendungsfall werden Rakelstangen
mit glatter Mantelfläche
oder Rakelstangen mit Umfangsrillen eingesetzt.. Bei Rakelstangen
mit glatter Mantelfläche
stellt sich im Betrieb ein geringer Spalt zu der zu beschichtenden
Bahn ein, durch den das Beschichtungsmaterial in der gewünschten
Menge durchtritt. Rakelstangen mit Umfangsrillen liegen beim Dosieren
an der Bahn oder Walze an. Das verbleibende Strichgewicht wird primär durch
den Rillenquerschnitt bestimmt, durch den das Beschichtungsmaterial
durchtreten kann.
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Um
die Rakelstange sicher in der Nut zu halten, müssen die bekannten Rakelbetten
mit exakten Maßen
gefertigt werden. Da die Rakelbetten einen relativ großen Querschnitt
aufweisen, werden sie zum Erreichen der erforderlichen Maßgenauigkeit
in einem Gießverfahren
hergestellt und/oder die geforderte Maßgenauigkeit wird durch spanende
Bearbeitung erreicht. Die Herstellung ist somit sowohl material-
als auch fertigungsintensiv.
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Die
sich im Betrieb drehende Rakelstange bewirkt einen erheblichen Verschleiß des Rakelbettes.
Die material- und fertigungsintensiven Rakelbetten müssen daher
in regelmäßigen Intervallen
ausgetauscht werden. Der Austausch verursacht erhebliche Kosten.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Rakel-Dosiersystem
der gattungsgemäßen Art
so zu verbessern, dass die durch den Verschleiß bedingten Ersatzkosten verringert
werden, ohne dass die Qualität
der Beschichtung beeinträchtigt
wird.
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Diese
Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass eine Rakelstange verwendet
wird, die einen Durchmesser von weniger als 25 mm aufweist und dass
die Querschnittsfläche
des Rakelbettes weniger als das 3-fache, bevorzugt weniger als das
2-fache, der Querschnittsfläche
der Rakelstange beträgt.
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Nach
der Erfindung wird das Rakelbett als möglichst kleines Verschleißteil ausgeführt, da
es somit weniger Material benötigt
als die bekannten Rakelbetten. Der geringere Materialeinsatz erlaubt
auch die Verwendung hochwertiger – also teurer – Werkstoffe,
die eine höhere
Standzeit beim Beschichten ermöglichen.
Der geringe Querschnitt und die geringen Wanddicken des Rakelbettes
ermöglichen
eine besonders wirtschaftliche Herstellung in einem Extrusionsverfahren.
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Der
Halter ist kein Verschleißteil.
Er kann somit aufwendiger, beispielsweise durch spanende Bearbeitung,
hergestellt werden. Er kann so gestaltet werden, dass er universell
einsetzbar ist und unterschiedliche Rakelbetten für Rakelstangen
mit unterschiedlichem Durchmesser aufnehmen kann. Weiterhin ermöglicht die
Aufteilung des Haltesystems für die
Rakelstange in zwei Teile, nämlich
Rakelbett und Halter, den Einsatz verschiedener Werkstoffkombinationen,
um das Betriebsverhalten des Dosiersystems zu verbessern. So kann
das Rakelbett besonders elastisch für ein verbessertes Dichtverhalten
gegenüber
der Rakelstange und besonders verschleißfest gestaltet werden, während der
Halter aus einem härteren
Material gefertigt ist, damit seine erhöhte Steifigkeit Vibrationen
des Dosiersystems verhindert.
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Die
Unteransprüche
enthalten bevorzugte, da besonders vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung.
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Die
Zeichnung dient zur Erläuterung
der Erfindung anhand eines vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels.
Es zeigen
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– 1 einen
Querschnitt durch ein Rakel-Dosiersystem,
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– 2 den
Halter mit dem Rakelbett und einer eingelegten Rakelstange nach 1,
und
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– 3 einen
anders ausgeführten
Halter mit einem Rakelbett in entspanntem Zustand ohne Rakelstange.
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Das
in 1 dargestellte Dosiersystem ist Teil einer Vorrichtung
zum Beschichten einer Papier- oder Kartonbahn 1 mit Streichfarbe.
Es ist ein sogenanntes Rollschaber-System, bei dem die Bahn 1 im Bereich
des Dosiersystems von einer Gegenwalze 2 abgestützt wird.
Ebenso kann das Rakel-Dosiersystem zum indirekten Dosieren eingesetzt
werden, bei dem ein vordosierter Film von Beschichtungsmaterial zunächst auf
eine Walze aufgetragen und anschließend von dieser an die Bahn
abgegeben wird. Eine weitere Einsatzmöglichkeit besteht bei sogenannten Rollrakel-Systemen,
bei denen die Bahn in einem freien Abschnitt ohne Abstützung durch
eine Walze über
die Rakelstange geführt
wird.
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In
Drehrichtung der Walze 2 vor dem Dosiersystem ist ein bekanntes
Auftragssystem (Düsenauftragwerk,
Walzenauftragwerk etc.) angeordnet, von dem Streichfarbe im Überschuss
auf die Bahn 1 aufgetragen wird.
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Das
Rakel-Dosiersystem enthält
als Dosierelement eine Rakelstange 3, die in einem zur
Bahn 1 hin teilweise offenen Rakelbett 4 mittels
eines Drehantriebs drehbar gelagert ist. Die Mantelfläche der Rakelstange 3 ist
entweder glatt oder mit Umfangsrillen versehen. Ihr Durchmesser
beträgt
6 mm – 25 mm.
Bevorzugte Durchmesser sind 9,75 mm, 10,00 mm, 12,00 mm, 12,7 mm,
13,65 mm, 15,00 mm, 15,87 mm und 16,00 mm. Die axiale Länge der
Rakelstange 3 entspricht der Arbeitsbreite der Beschichtungsvorrichtung,
die bis zu 10 m betragen kann. Bevorzugt ist die Rakelstange aus
Edelstahl gefertigt und ihre Mantelfläche ist verschleißfest beschichtet,
beispielsweise verchromt oder mit Keramik beschichtet.
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Das
Rakelbett 4 ist aus einem Elastomer (Gummi oder Kunststoff)
gefertigt, vorzugsweise aus Polyurethan. Die Härte des Materials aus dem das Rakelbett 4 gefertigt
ist, beträgt
60 Shore A bis 65 Shore D, vorzugsweise zwischen 85 Shore A und
95 Shore A. Das Material ist somit relativ elastisch, so dass sich
das Bett 4 dichtend an die Rakelstange 3 anlegen
kann, um ein Eindringen von Streichfarbe in das Bett 4 zu
verhindern. Auf bekannte Weise weist das Rakelbett 4 eine
Nut auf, in die die Rakelstange 3 eingelegt wird, wobei
das Rakelbett 4 die Rakelstange 3 in einem Winkelbereich
von zumindest 180° umfaßt, damit
die Rakelstange 3 sicher gehalten wird.
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Wesentlich
für die
Erfindung ist, dass die Querschnittsfläche des Rakelbettes 4 weniger
als das 3-fache, bevorzugt weniger als das 2-fache, der Querschnittsfläche der
Rakelstange 3 beträgt.
Bevorzugt beträgt
die Querschnittsfläche
des Rakelbettes 3 das 0,5- bis 1,5-fache der Querschnittsfläche der Rakelstange 3.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Rakelstange mit einem Durchmesser
kleiner/gleich 16 mm gezeigt, die in ein Rakelbett 4 mit einer
Querschnittsfläche
von 100 – 200
mm2 eingelegt ist. Das Rakelbett 4 ist über die
Arbeitsbreite der Beschichtungsvorrichtung, also die Länge der
Rakelstange 3 mit gleichbleibendem Querschnitt ausgestaltet.
Bevorzugt wurde das Rakelbett kostengünstig in einem Extrusionsverfahren
hergestellt. Dies ist aufgrund der geringen Querschnittsfläche und
der geringen Wanddicken möglich.
In das Rakelbett 4 ist zumindest ein zur Rakelstange 3 hin
offener Kanal 5 eingearbeitet, in den während des Betriebes Wasser als
Schmier- und Reinigungsmittel eingeleitet wird.
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Das
Rakelbett 4 ist in einer zur Bahn 1 hin offenen
Nut eines Halters 6 gelagert. Die Querschnittsfläche der
Nut ist der äußeren Kontur
des Rakelbettes 4 angepaßt, so dass dieses sicher durch
Reib- oder Formschluss gehalten wird. Bevorzugt wird die Öffnung der
Nut des Halters 6 von zwei Vorsprüngen begrenzt, und das Rakelbett 4 weist
zwei angepaßt geformte
Verbreiterungen auf, die beim Einsetzen des Rakelbettes 4 in
den Halter 6 hinter die Vorsprünge bewegt werden. Wie in 3 dargestellt,
ist die Öffnungsbreite
a der Nut des Halters 6 kleiner als die Breite b des Rakelbettes 4 im
Bereich seiner Verbreiterungen. So wird das Rakelbett 4 beim
Einsetzen in den Halter 6 nach dem Druckknopfprinzip formschlüssig in
diesem festgeklemmt.
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Der
Halter 6 ist aus einem Material gefertigt, das härter ist
als das Material des Rakelbettes 4. Bevorzugt wird er aus
Kunststoffmaterial, beispielsweise aus Polyäthylen oder Polyurethan gefertigt,
dessen Härte
50 Shore D und mehr beträgt,
vorzugsweise 60 Shore D bis 65 Shore D. Der Halter 6 kann auch
aus Metall gefertigt sein. Dann wird die zum Einsetzen des Rakelbettes 4 erforderliche
Elastizität der
seine Nut begrenzenden Wände
durch entsprechend gestaltete Querschnitte erreicht.
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Der
Halter 6 ist auf bekannte Weise mit seinem Fuß 8 in
einem Tragbalken 7 lösbar
festgeklemmt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Klemmung
des Halters mit einem drehbaren Klemmelement 9 bewirkt,
das sich quer über
die Arbeitsbreite der Beschichtungsvorrichtung erstreckend in einer
zum Fuß 8 hin
offenen Nut eines Lagerblockes 10 angeordnet ist, dieser
ist wiederum auf den Tragbalken 7 aufgeschraubt. Auf der
Oberseite des Lagerblockes 10 ist ein Halter 11 für einen
Druckschlauch 12 verschiebbar gelagert. Der Druckschlauch 12 drückt gegen
die Rückseite
des Halters 6 um den gewünschten Anpressdruck der Rakelstange 4 gegen
die Bahn 1 aufzubauen.