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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Rakel, insbesondere für
den Siebdruck, mit mindestens einer langgestreckten Profilleiste
aus einem weichelastischen Material, wobei die Rakel eine an ein
Drucksieb anlegbare, in Längsrichtung
verlaufende Rakelkante und eine sich quer dazu erstreckende Seitenkante
aufweist, wobei, eine großflächig mit
der weichelastischen Profilleiste verbundene die Steifigkeit der Rakel
erhöhende
Armierung vorgesehen ist.
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Derartige Rakel werden im Siebdruckverfahren
an ein Drucksieb, welches aus einem textilen oder auch metallischen
Material bestehen kann, angelegt, wobei das Drucksieb an einen Druckträger (z.B.
ein zu bedruckendes Papier) durch Druckbeaufschlagung der oberhalb
des Drucksiebes angeordneten Rakel anlegbar ist. Unter Verschiebung
der Rakel kann ein Verdruckmittel durch die Maschen des Drucksiebes
auf den Druckträger
aufgebracht werden, wodurch ein flächiges Druckbild erzeugt wird. Andererseits
kann beim Siebdruck auch die Rakel feststehend angeordnet und das
Drucksieb, welches z.B. als zylinderförmiges Rotationssieb ausgebildet ist,
gegenüber
der Rakel bewegbar sein.
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An die Rakel sind zur Erzeugung eines
qualitativ hochwertigen Druckbildes hohe Anforderungen bezüglich der
zeitlich und örtlich
exakten Formgebung der Rakelkanten, Einstellbarkeit des Anstellwinkels
der Rakel gegen das Drucksieb unter Druckbeaufschlagung der Rakel,
Lösungsmittelbeständigkeit gegen
das Lösungsmittel
des Verdruckmittels, Homogenität
der Materialbeschaffenheit und der örtliche und über die
Lebensdauer der Rakel zeitliche Konstanz der physikalischen Eigenschaften
der Rakel wie Elastizität
oder Steifigkeit, Härte,
Quelleigenschaften usw. zu stellen. Diese Eigenschaften bestimmen
unter anderem auch den Verdruckmittelverbrauch.
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Die Rakel muss ferner bei sich ändernden Belastungen
wie beispielsweise bei der Anlage an das Drucksieb unter Durchbiegung
der Rakel oder bei der Bewegung derselben als auch bei gleichbleibender
Belastung, z.B. während
des Druckvorganges unter konstanter Kraftbeaufschlagung gegen das Drucksieb,
ein hervorragendes Langzeitverhalten aufweisen, um unerwünschte zeitliche
oder örtliche Änderungen
des Druckbildes oder einen häufigen Rakelaustausch
zu vermeiden. Ferner ist es oftmals notwendig, die Rakel im Bereich
der Rakelkante nachzubearbeiten, um eine definierte und möglichst glatte
Rakelkante zu erhalten. Da die Rakel zumeist aus größeren plattenförmigen Stücken herausgearbeitet
wird, müssen
die Schnittflächen
nach Möglichkeit
den für
die Rakel gewünschten
Anforderungen entsprechen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Rakel zu schaffen, die den oben genannten Anforderungen in besonderem
Masse genügt.
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Die Aufgabe wird durch eine Rakel
gelöst, bei
welcher die Armierung Fasern enthält und wobei die Fasern nach
den unabhängi gen
Ansprüchen
zumindest teilweise Kohlefasern und/oder Kunststofffasern und/oder
Fasern mit einem Elastizitätsmodul (E-Modul) ≥ 100 GPa und
einer Bruchdehnung ≤ 3% enthält. Die
zumindest eine Armierungsschicht kann derartige Fasern neben anderen
Fasern oder ausschliesslich derartige Fasern aufweisen.
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Hierdurch wird jeweils eine Armierung
mit hervorragendem Langzeitverhalten bezüglich einer dynamischen und
statischen Belastung bereitgestellt, welche aufgrund der genannten
Faserwerkstoffe sehr glatte und leicht nach zu arbeitende Bearbeitungsflächen gegenüber der
Verwendung von Armierungen, die zumindest teilweise aus Glasfasern
bestehen, bereitstellt.
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Alternativ oder zusätzlich wird
die Aufgabe durch eine Rakel gelöst,
bei welcher die Armierung zwei oder mehr benachbart angeordnete,
d.h. auf einer Seite des weichelastischen Rakelteils vorgesehene,
unterschiedliche Armierungsschichten aufweist. Durch die unterschiedliche
Ausbildung der Armierungsschichten kann die Rakel insgesamt besonders
einfach an die jeweiligen Erfordernisse wie insbesondere auch an
das Langzeitverhalten der dynamischen und statischen Belastbarkeit
angepasst werden. Ferner kann durch die mehreren unterschiedlichen
Armierungsschichten das Schnittbild der Rakelkanten beeinflusst
werden, da beispielsweise die außenliegende Armierungsschicht
leichter durchtrennbar und die weiter innen liegende Armierungsschicht
beispielsweise höhere
Festigkeiten aufweisen kann. Die Armierungsschichten dieser Rakel können beispielsweise
die unter Anspruch 1 genannten Faserarten und/oder Glasfasern enthalten,
wobei beide oder eine der Armierungsschichten auch ausschließlich aus
einer der oben genannten Faserarten bestehen kann.
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Alternativ oder zusätzlich wird
die Aufgabe durch eine Rakel gelöst,
bei welcher die Armierung Fasern enthält und bei der in zumindest
zwei unterschiedlichen Richtungen der von der Rakelkante und der
Seitenkante aufgespannten Ebene unterschiedliche Biegesteifigkeiten
vorliegen. Die Steifigkeiten der Rakel in verschiedenen Richtungen
können
so unabhängig
voneinander an die Erfordernisse angepasst werden, wobei durch die
genannte Einstellung der Steifigkeiten auch das Schnittbild der
Rakelkante beeinflussbar ist.
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Die Fasern der Armierungsschichten
sind vorzugsweise Kohlefasren und/oder Kunststofffasern wie beispielsweise
aus Polyamiden, Polyestern, Polyamidimiden, Polybenzimidazolen,
Polyterephthalaten wie Aramidfasern (m und/oder P-Aramidfasern), Acrylfasern,
PVC-Fasern oder andere geeignete Fasern.
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Eine, mehrere oder oder sämtliche
der Armierungsschichten mit den oben genannten Merkmalen können jeweils
nur im Bereich der an das Drucksieb anlegbaren Rakelkante vorgesehen
sein, die eine, mehrere oder sämtliche
Schichten können sich
auch über
einen grösseren
Bereich, z.B. mehr als 25% oder mehr als 50% oder über die
gesamte Höhe
der Rakel erstrecken. Vorzugsweise erstreckt sich die Armierung
zugleich auch über
die gesamte Rakellänge.
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Eine mehrere oder sämtliche
Armierungsschichten bilden vorzugsweise auf dem weichelastischen
Rakelteil eine durchgehende Schicht, die vorzugsweise mit den Abmessungen
des weichelastischen Rakelteils deckungsgleich ist. Alternativ können eine,
mehrere oder sämtliche
Armierungsschichten sich auch in der Höhe über dem weichelastischen Rakelteil
erstrecken und beispielsweise als Befestigungsbereich zur Einspannung
der Rakel in einem Rakelhalter dienen, so dass der Rakelhalter nicht
an dem weichelastischen Teil der Rakel angreift. Dies gilt insbesondere
für die
Armierungsschicht höchster Festigkeit
und/oder Biegesteifigkeit.
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Die Armierung kann insbesondere teilweise oder
vollständig
Fasern aufweisen, die in Form eines Gewebes, Netzes, Vlieses, Matte,
Rovings und/oder als Einzelfäden
vorliegen. Unter einen Netz sei hierbei ein Flächengebilde mit einander überkreuzenden Fäden verstanden,
wobei die Fäden
unmittelbar, d.h. unabhängig
von einer Matrix, oder durch ein die Fäden umgebendes Matrixmaterial
miteinander verbunden sein können,
wobei die Fäden,
insbesondere in den Überkreuzungspunkten,
einander berühren
oder voneinander beabstandet sein können. Die Fasern können auch
als geschnittene Fasern vorliegen oder als Kurzfaserprepreg eingesetzt
werden.
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Die Fasern können Durchmesser von 1 Mikrometer
bis 1 mm, vorzugsweise 5 – 100
Mikromter, besonders bevorzugt 10 – 20 Mikrometer aufweisen, wobei
für bestimmte
Anwendungsfälle
auch Fasern geringerer oder grösserer
Durchmesser eingesetzt werden können.
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Liegen die Fäden als Netz oder Gewebe vor, so
kann dieses Flächengebilde
eine Maschenweite von 0,1 bis 5 oder 10 mm, je nach Anwendungsfall aber
auch grösser
oder kleiner, vorzugsweise ca. 0,5 bis 2 mm, insbesondere ca. 1
mm aufweisen. Die entsprechenden Abmessungen können auch für den Abstand von einander
nicht überkreuzenden
Einzelfasern oder Faserbündeln
bestehen, wobei bei den Faserbündeln
sich die Abstände
auf die Bündellängsachsen
beziehen.
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Die erfindungsgemäße Armierung kann auf mindestens
einer flä chigen
Außenseite
der Rakel, insbesondere auf genau einer Aussenseite, und/oder innerhalb
der Rakel angeordnet sein, wobei die Armierung teilweise oder vollständig beidseitig
von Profilleisten aus weichelastischem Elastomer, die vorzugsweise
jeweils mit einer an ein Drucksieb anlegbaren Rakelkante versehen
sind, umgeben sein können.
Die Armierung ist auf der in Vorschubrichtung der Rakel hinteren
Rakelseite angeordnet. Die an das Drucksieb anlegbare Rakelkante
ist an der Profilleiste aus weichelastischem Material angeordnet.
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Die Armierung weist vorteilhafterweise
zumindest teilweise Fasern auf, die sich parallel zu der an das
Drucksieb anlegbaren Rakelkante erstrecken, wodurch die Rakelkante über die
Rakellänge
gleichmäßig versteift
werden kann. Im Unterschied zu einem Vlies können sich die Fasern hierbei
praktisch über
deren gesamte Länge
parallel zur Rakellängsrichtung
erstrecken. Alternativ oder zusätzlich
kann die Armierung Fasern aufweisen die sich quer zur Rakellängsrichtung
erstrecken, beispielsweise in einem Winkel von ≥ 10 oder 30°, ≥ 60° oder senkrecht zu dieser. Die
sich parallel und/oder quer zur Rakellängsrichtung erstreckenden Armierungsfasern
können
sich jeweils um mehr als die einfache, zweifache, fünffache
oder zehnfache Rakelstärke
bezogen die mittlere Rakelstärke
oder bezogen auf einen ausgewählten
Querschnitt parallel zur Rakelkante in der jeweils oben genannten
Richtung erstrecken, oder über
die gesamte Erstreckung der Rakel in der jeweiligen Richtung, d.h.
beispielsweise über
die gesamte Rakellänge
oder Rakelhöhe.
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Die mittlere Länge oder minimale Länge der Armierungsfasern
kann der einfachen, zweifachen, fünffachen oder zehnfachen Rakelstärke bezogen auf
die mittlere Rakelstärke
oder bezogen auf die Rakelstärke
an einer vorbestimmten Stelle, oder der Erstre ckung der Rakel in
der Faserlängsrichtung
entsprechen.
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Als besonders vorteilhaft hat es
sich erwiesen, wenn die Rakel in verschiedenen Richtungen der Rakelhauptebene
verschiedene Steifigkeiten aufweist. Insbesondere kann sich die
Biegesteifigkeit der Rakel in Längsrichtung
von der Quersteifigkeit, d.h. der Steifigkeit quer zur Längsrichtung,
insbesondere senkrecht, zu dieser unterscheiden. Die verschiedenen
Steifigkeiten können
durch unterschiedliche Flächengewichte
des Armierungsmaterials in den verschiedenen Rakelrichtungen (d.h.
Gewichtsanteil der Fasern mit einer bestimmten Erstreckungsrichtung
zum Gesamtgewicht der Armierungsfasern dieser Schicht oder zum Gesamtgewicht
der Armierungsschicht), Verwendung von Armierungsmaterial unterschiedlicher
Steifigkeiten, z.B. aufgrund unterschiedlicher Faserarten oder unterschiedlichem
Faserdurchmesser und/oder unterschiedliche Faserlängen und
unterschiedliche Struktur des Armierungsmaterials wie beispielsweise
eine unterschiedliche Maschenweite hervorgerufen sein. Durch die
unterschiedlichen Steifigkeiten in verschiedenen Rakelrichtungen,
insbesondere in Längsrichtung
der an das Drucksieb anlegbaren und in der dazu senkrechten Richtung,
kann die Rakel besonders einfach an unterschiedliche Erfordernisse
angepasst werden, beispielweise an die Rückstellkraft der Rakel bei Kraftbeaufschlagung
gegen die den bedruckbaren Druckträger unterstützende Druckauflage einerseits, welche
im Wesentlichen durch die Steifigkeit in Querrichtung bestimmt wird,
und Anpassung an die Kontur des Drucksiebes über die Länge der Rakel andererseits,
welche insbesondere durch die Rakelsteifigkeit in Längsrichtung
derselben bestimmt wird.
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Besonders vorteilhaft ist die Biegesteifigkeit der
Rakel in Längsrichtung
kleiner als Biegesteifigkeit über
die Höhe
der Rakel.
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Das Verhältnis der Biegesteifigkeiten
der Rakel und/oder der Armierung in Längsrichtung zu der Biegesteifigkeit
in einer dazu senkrecht stehenden Richtung kann in dem Verhältnis von
20 :1 bis 1,1 : 1 oder 1 : 1,1 bis 1 : 20 variieren, vorzugsweise
im Bereich von 5 :1 bis 1,5 : 1 oder 1 : 1,5 bis 1 :5, besonders
bevorzugt im Bereich von 3 : 1 bis 2 : 1 oder 1 : 2 bis 1 3. Die
Biegesteifigkeit der Rakel wird hierbei im wesentlichen durch die
Biegesteifigkeit der Armierung bestimmt, die Biegesteifigkeiten
sind aufgrund der Verbundstruktur der Rakel jedoch nicht unmittelbar
einander proportional.
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Sind die Armierungsfasern Kohlenstofffasern so
können
die Fasertypen HM1 (High Modulus 1), HM2 (High Modulus 2), HST (High
Strain) und/oder IM (Intermediate Typ) eingesetzt werden. Im Falle von
Aramidfasern können
die Typen HM (High Modulus) und/oder LM (Low Modulus) eingesetzt
werden.
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Unabhängig von dem Fasertyp, insbesondere
aber im Falle von Kohlenstoff- und/oder Kunststofffasern wie z.B.
Aramidfasern, weisen die Fasern einer, mehrere oder sämtlicher
Armierungsschichten vorzugsweise eine Zugfestigkeit von ≥ 3500 MPa vorzugsweise ≥ 3700 MPa,
besondern bevorzugt ≥ 4000
MPa auf. Das Elastizitätsmodul
der Armierungsfasern beträgt
vorzugsweise ≥ 100
GPa, vorzugsweise ≥ 200
GPa, insbesondere ≥ 300
GPa.
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Die Bruchdehnung der Armierungsfasern
einer, mehrerer oder sämtlicher
Armierungsschichten beträgt
vorzugsweise ≤ 3%,
besonders bevorzugt ≤ 2,5
oder 2%, insbesondere ≤ 1,5%
oder ≤ 0,5%.
Vorzugsweise weisen die Fasern einer, mehrerer oder sämt licher
Armierungsschichten ein Elastizitätsmodul auf welches größer als
das von E-Glasfasern oder das von R-Glasfasern.
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Vorzugsweise weisen die Fasern anisotrope Eigenschaften
auf, wie sie beispielsweise durch Herstellung der Fasern unter Verstreckung
entstehen können.
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Vorzugsweise sind in zumindest einer
Armierungsschicht Fasern enthalten die gegenüber Glasfasern (E- bzw. R-Glasfasern)
eine höhere
Zugfestigkeit und/ oder ein höheres
E-Modul und/oder eine kleinere Bruchdehnung aufweisen, vorzugsweise
bei gleichzeitiger Reduzierung der Dichte.
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Der Fasergehalt in einer, mehreren
oder sämtlichen
Armierungsschichten, der verschieden von Glasfasern ist, kann ≥ 5%, ≥ 20%, ≥ 50 oder 75%,
vorzugsweise ≥ 95
% oder bei 100% liegen. Dieser Gehalt kann sich auf eine einzelne
Armierungsschicht oder Armierung insgesamt beziehen.
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Vorzugsweise weist die Armierung
neben einer ersten Schicht mit einer ersten Faserart eine zweite
Schicht auf der selben Seite des weichelastischen Rakelteils auf,
die vorzugsweise der ersten Schicht unmittelbar benachbart ist,
wobei die Armierungsfasern der zweiten Schicht Glasfasern enthalten
oder solche sind.
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Die Glasfasern können ein zusammenhängendes
Flächengebilde,
z.B. in Form eines Netzes, Gitters und/oder Vlieses bilden oder
in einer anderen oben genannten Form einschliesslich als Einzelfasern
oder Faserbündel
vorliegen. Vorzugsweise enthält
die erste Schicht keine Glasfasern.
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Das Flächengebilde wird vorzugsweise
konfektioniert in die Ar mierungsmatrix eingebettet. Dadurch wird
eine definierte Anordnung der Fasern zueinander gewährleistet,
beispielsweise die Ausrichtung der Fasern in einer oder mehreren
Vorzugsrichtungen in vorzugsweise definierten Anteilen oder Flächengewichten
der Fasern der mehreren Vorzugsrichtungen relativ zueinander, und
die Möglichkeit
einer Standardisierung der Struktur geschaffen. Die Vorzugsrichtungen
können
insbesondere die Rakellängsrichtung
und/oder eine senkrecht oder quer zu dieser stehende, vorzugsweise
in der Rakelebene verlaufende Richtung sein.
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Besonders bevorzugt ist die Glasfasern
enthaltende Armierungsschicht bezüglich der ersten oder sämtlicher
anderer Armierungsschichten der Außenseite der Rakel zugewandt
angeordnet. Hierdurch liegt eine äussere armierte Schicht mit
hoher Schlagzähigkeit
vor, wobei innere Armierungsschichten hinsichtlich anderer Eigenschaften
wie der Biegesteifigkeit bezüglich
der Erfordernisse einer Rakel optimiert sein können. Gegebenenfalls kann die äusserste
Armierungsschicht teilweise oder vollständig auch andere Fasern enthalten,
damit diese Schicht eine höhere
Schlagzähigkeit
und/oder bessere Aufsaugfähigkeit
für Harz
aufweist als zumindest eine oder sämtliche weiter innen liegende
Armierungsschichten.
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Diese am weitesten aussenliegende
Armierungsschicht kann mit einer oder mehreren anderen nicht armierten
Deckschichten versehen sein.
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Die zwei oder mehreren benachbarten
Armierungsschichten der Rakel können
unabhängig von
dem die Armierungsfasern umgebenden Matrixmaterial dauerhaft miteinander
verbunden sein, beispielsweise durch Vernähung. Insbesondere kann ein
Gewebe einer ersten weiter innen liegenden Armierungsschicht mit
einem Glas vlies einer weiter außen
liegenden Armierungsschicht vernäht
sein.
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Vorzugsweise weist die am weitesten
aussenliegende Armierungsschicht eine Faserstruktur auf, beispielsweise
in Form eines Vlieses oder kurzer Fasern, die nach Durchdringung
mit einem Harz eine glattere Struktur bildet als zumindest eine
weiter innen liegende Armierungsschicht oder die nach innen benachbarte
Armierungsschicht. Letztere weist vorzugsweise eine höhere Biegesteifigkeit
und/oder Festigkeit auf, als die weiter außen liegende Armierungsschicht.
Die Verhältnisse
der Biegesteifigkeit und Festigkeit der Schichten können beispielsweise durch
inkrementellen Schichtenabtrag bestimmt werden, gegebenenfalls auch
einschliesslich Schichtenabtrag der weichelastischen Profilleiste.
Hierdurch kann eine Rakel hoher Steifigkeit mit einer relativ glatten
Außenfläche im Bereich
der Armierung geschaffen werden, die leicht von dem Verdruckmedium
zu reinigen und definiert in dem Rakelhalter einspannbar ist.
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Die auf einer oder beiden Seiten
angeordneten Armierungsschichten können jeweils ein Stärke von
5 – 50%,
vorzugsweise 10 – 30%,
z.B. ca. 25% der Rakelstärke
aufweisen, die Rakel kann ein Stärke von
1 bis 10 mm, vorzugsweise ca. 4 mm aufweisen, ohne jeweils hierauf
beschränkt
zu sein.
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Die Rakel kann insbesondere die Form
eines Flächenstückes mit
planparallen Vorder- und Rückseiten
darstellen, z.B. in Form eines flachen Streifens gleichmässiger Stärke.
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Vorzugsweise sind die Fasern der
Armierungsschicht in einem Harz eingebettet, welches von dem Material
des weichelastischen Rakelteils verschieden ist. Insbesondere kann
der weichelasti sche Rakelteil aus einem thermoplastischen Material,
das die Armierungsfasern umgebende Harz ein duroplastisches Material
sein. Das weichelastische Material kann eine Shore A-Härte 50 bis
95, insbesondere 65 bis 80 aufweisen. Zur Verbindung des weichelastischen
Rakelteils mit der Armierung können
eines oder beide Teile zur Verbesserung der Haftung vor der Verbindung
vorbehandelt, insbesondere aufgerauht und/oder mit einem Haftvermittler
versehen werden.
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Das thermoplastische (weichelastische) und/oder
nicht thermoplastische (beispielsweise duroplastische) Armierungsmaterial
der Rakel kann ein Polyurethan sein, beispielsweise Adipren (Handelsname
der Firma Du Pont) oder Vulkollan (Handelsname der Firma Bayer).
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Durch die erfindungsgemäße Rakel
ergibt sich insbesondere auch bei der Verwendung von Kohlefasern
als Armierungsfasern ein insbesondere unter Arbeitsschutzaspekten
und der Herstellungstechnologie einfacher bearbeitbares Material,
welches leichter entsorgbar ist und ferner eine höhere Festigkeit
und/oder Elastizität
aufweist.
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Die jeweils an einer Seite, nämlich der
Vorder- und/oder Rückseite
der Rakel, vorgesehene Armierung kann jeweils, genau zwei oder genau
drei aber je nach Anforderungen auch mehr oder weniger Armierungsschichten
aufweisen, die bezogen auf die Armierung einer Seite vorzugsweise
unterschiedlich ausgeführt
sein können.
Die Anzahl der Armierungsschichten auf Vorder- und Rückseite
der Rakel kann unterschiedlich sein. Vorzugsweise besteht die Armierung
der Rakelrückseite
aus genau zwei oder genau drei Armierungsschichten.
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Vorzugsweise weist die Rakel eine
bedruckte Schicht beispielsweise aus Papier, einem Vlies oder einem
anderen geeigneten bedruckbarem Material auf, die vorzugsweise über die
Armierungsmatrix mit der Rakel verbunden ist. Das Vlies kann z.B. das
oben genannte Glasvlies oder ein anderes geeignetes Vlies sein.
Die bedruckte Schicht ist somit vorzugsweise zumindest unter Druck
Harzdurchlässig oder
mit Harz tränkbar.
Die Bedruckung kann technische Daten, Werbung oder dergleichen beinhalten. Gegebenenfalls
kann die bedruckte Schicht, insbesondere als Papierschicht, mit
einem Vlies kaschiert sein.
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Die bedruckte Schicht kann sichtbar
zwischen der Oberseite des Rakelelastomers und der obersten Armierungsschicht
oder oberhalb der obersten Armierungsschicht angeordnet sein und wird
vorzugsweise von einer weiteren Schicht oberseitig abgedeckt. Die
oberste Schicht der Rakel ist vorzugsweise eine Kunstharzschicht,
die die bedruckte Schicht unmittelbar abdecken kann oder auch bei
Abwesenheit der bedruckten Schicht vorgesehen sein kann.
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Zur Herstellung der Rakel kann ein
den weichelastischen Rakelstreifen bildendes Elastomer in eine Form
eingepresst werden, auf die die vorzugsweise vorkonfektionierte
Schicht des Armierungsmaterials aufgebracht wird, worauf dann die
Form geschlossen wird. Anschliessend kann ein die Armierungsmatrix
bildendes Kunstharz unter Druck, z.B. unter Pressluft, in die Form
eingedrückt
werden, so dass das faserhaltige Armierungsmaterial von dem Kunstharz
durchtränkt
wird. Gleichzeitig wird hierdurch das Armierungsmaterial mit der
weichelastischen Schicht verbunden. Das Harz soll eine besonders
hohe Bruchfestigkeit aufweisen. Die bedruckte Schicht kann vor dem
Einpressen des die Armierungsmatrix bildenden Kunstharzes auf das
faserhaltige Armie rungsmaterial aufgelegt werden, so dass beim Einpressen
des Kunstharzes in einem einstufigen Verfahrensschritt zugleich
die bedruckte Schicht mit dem Armierungsmaterial verbunden wird.
Gegebenenfalls auch nach Einpressen des Kunstharzes eine bedruckte
Schicht aufgebracht und anschließend mit einer Deckschicht
versehen werden. Durch die Herstellung in einer Form ist die Rakel
in besonders gut definierter Dicke herstellbar.
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Die Erfindung betrifft ferner eine
Rakelhalterung mit Rakel als auch einen Druckkopf mit Rakelhalterung
und in diesem angeordneter Rakel, wobei vorzugsweise zumindest eine
Armierung in Vorschubrichtung der Rakel hinten vorgesehen ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft beschrieben
und anhand der Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer in einem Rakelhalter angeordneten
Rakel und
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2 eine
perspektivische Darstellung einer in einem Rakelhalter angeordneten
erfindungsgemäßen Rakel
nach einer zweiten Ausführungsform.
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1 zeigt
eine in einem Rakelhalter 1 angeordnete Rakel 2,
welche mittels einer Schiene 3 über ihre gesamte Länge druckbeaufschlagt
in dem Halter 1 durch Spannelemente 4 festegbar
ist. Die Rakel 2 weist eine langgestreckte Profilleiste 5 aus einem
weichelastischen Material, insbesondere einem thermoplastischen
Material wie beispielsweise einem Polyurethan mit einer Härte von
70 Shore A auf, wobei die an der in Vorschubrichtung gesehene Vorderseite 6 angeordnete
Rakelkante 7 an ein Drucksieb zur Verteilung eines Verdruckmediums
anlegbar ist. Auf der Rückseite
der Profilleiste 5 ist eine erste Armierungsschicht 7 vorgesehen,
welche die weichelastische Profilleiste 5 rückseitig
abstützt,
welche seinerseits rückseitig
von einer zweiten Armierungsschicht 8 groß- und vollflächig abgedeckt
ist. Die einzelnen Schichten des Verbundsystems, nämlich der
weichelastische Teil 5, die erste und die zweite Armierungsschicht 7, 8,
sind hier jeweils deckungsgleich ausgeführt, vollflächig miteinander verbunden
und werden jeweils an ihrem oberen Ende von dem Rakelhalter erfasst.
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Die Armierungsschicht 7 besteht
aus Kohlefasern mit einer Zugfestigkeit von ca. 3000 MPa, einem
Elastizitätsmodul
von ca. 300 GPa und einer Bruchdehnung von ca. 1%, es sind aber
such andere Kohlefasern vorteilhaft einsetzbar. Der Faserdurchmesser
beträgt
ca. 5 bis 7 μm,
die Fasern erstrecken sich jeweils über die gesamte Rakelerstreckung
in der jeweiligen Faserrichtung.
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In dem durch die Kohlenfasern erzeugten Flächengebilde
erstrecken sich die Fasern 12 parallel zur Rakelkante 7 und
die Fasern 13 parallel zur Seitenkante 9, welche
senkrecht zu der Rakelkante 7 steht. Die Fasern bilden
ein Maschennetz mit einer Weite von ca. 1 x 1 mm. Die Fasern sind
in einem eine Matrix 10 bildenden duroplastischen Harz
eingebettet, nach dem Ausführungsbeispiel
aus einem duroplastischen Polyurethan. Die einzelnen einander überkreuzenden
Fasern des durch diese erzeugten Flächengebildes sind lediglich
durch das Matrixmaterial miteinander verbunden, wobei diese in den Überkreuzungspunkten
oder in Bereichen ihrer Längserstreckung
aneinander anliegen können.
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Die Armierungsschicht 8 besteht
aus einem Glasvlies 11, welches porenfrei mit einem Harz
getränkt
ist, nach dem Ausführungsbeispiel
dem gleichen Harz wie das Material der Matrix 10. Das Glasvlies
ist mit den Kohlefasern der Armierungsschicht 7 vernäht. Das
Vlies kann bedruckt sein oder mit einer bedruckten Schicht bedeckt
sein.
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Die Armierungsschicht 7 weist
in Längs-
und in Querrichtung Rakel unterschiedlicher Flächengewichte der Kohlefasern
auf, die hier in einem Verhältnis
von 1/3 zu 2/3 liegen. Das unterschiedliche Flächengewicht ist durch eine
erhöhte
Anzahl von Fasern mit gleichem Faserdurchmesser erzeugt. Durch die
unterschiedlichen Flächengewichte
weist die Rakel in ihrer Längsrichtung
eine vergleichsweise geringe, in ihrer Querrichtung oder Höhe eine
vergleichsweise hohe Biegesteifigkeit auf, wobei die Biegesteifigkeiten
in etwa im Verhältnis
von 1/3 zu 2/3 liegen. Hierdurch ist die Rakel gegenüber einer
Kraftbeaufschlagung gegenüber
dem Drucksieb vergleichsweise biegesteif, bezüglich einer Konturanpassung
an die Oberfläche
des Drucksiebes jedoch vergleichsweise flexibel, wodurch über die
Rakellänge
ein besondern gleichbleibendes Druckbild unabhängig von der der Andruckkraft
der Rakel an das Drucksieb erzielbar ist.
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Durch die Armierungsschicht 7 wird
der weichelastische Rakelteil abgestützt, wobei sowohl die Zugfestigkeit
als auch das Elastizitätsmodul
der Fasern die Eigenschaften der Glasfasern übertrifft. Hierdurch kann ein
bei dynamischer und statischer Belastung besonders hervorragendes
Langzeitverhalten der Rakel und damit ein sehr gleichbleibendes
Druckbild über
sehr lange Zeiträume
erhalten werden. Durch das Glasvlies 11 wird ferner eine
gegenüber der
Armierungsschicht 7 vergleichsweise glatte Rückseite
16 der Rakel gebildet, wodurch die Halterung derselben in dem Rakelhalter
verbessert und die Reinigung der Rakel erleichtert wird. Ferner
weist die Rakel aufgrund der Verbundstruktur eine besonders glatte
Schnittfläche
auf, wenn die Ra kel aus einem größeren Plattenmaterial
herausgeschnitten wird. Durch die Anordnung des Glasvlieses kann
ferner das Harz der Armierungsschicht 7, 8 schneller über die
Fläche
verteilt werden, wodurch das Herstellungsverfahren beschleunigt
wird.
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Zur Herstellung der Rakel kann das
Flächengebilde
der Armierunsfasern nach dem Ausführungsbeispiel das an dem Kohlefasergitter
angenähte Glasvlies
in einer Form flächig
ausgebreitet werden, in welche ein aushärtendes duroplastisches Harz eingefüllt, verteilt
und anschließend
durch hohe Druckkräfte
in das Fasergebilde eingepresst wird bis es dieses porenfrei durchdringt.
Anschließend
wird das Harz durch geeignete Maßnahmen ausgehärtet. Auf
diese Armierungsstruktur wird der weichelastische, vorzugsweise
thermoplastische, Teil der Rakel schichtenförmig aufgebracht, z.B. als
vorgefertigte Schicht oder durch Aufbringen als Schmelze z.B. durch
Extrusion, und durch geeignete Maßnahmen großflächig verbunden, wahlweise mit
Hilfe eines Haftvermittlers.
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2 zeigt
eine erfindungsgemäße Rakel, wobei
gleiche Merkmale mit gleichen Bezugsziffern angegeben sind. Mit
dem alleinigen Unterschied zu der Rakel nach 1 erstrecken sich der weichelastische
Teil 5 und die zweite Armierungsschicht 8 nicht über die
Höhe der
Armierungsschicht 7, deren oberes freies Ende in einem
Rakelhalter festlegbar ist. Nach einer weiteren Alternative kann
die Schicht 8 auch die Höhe der Schicht 7 haben.
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Gegebenenfalls kann in den beiden
Kakeln der 1 und 2 die Armierungsschicht 8 auch
fehlen.
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Bezugszeichenliste
- 1
- Rakelhalter
- 2
- Rakel
- 3
- Schiene
- 4
- Spannelement
- 5
- Weichelastischer
Teil
- 6
- Vorderseite
- 6a
- Rakelkante
- 7
- Erste
Armierungsschicht
- 8
- Zweite
Armierungsschicht
- 9
- Seitenkante
- 10
- Matrix
- 11
- Glasvlies
- 12
- Kohlefaser
in Längsrichtung
- 13
- Kohlefaser
in Querrichtung