DE4303577A1 - Verfahren zum Beschichten einer Materialbahn - Google Patents
Verfahren zum Beschichten einer MaterialbahnInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Ober
begriff des Anspruchs 1 zum Beschichten einer Bahn mit einer Be
schichtungsmasse und zum Steuern der Schichtdicke.
Die Erfindung bezieht sich auf die Steuerung einer
Auftrag- und Dosiervorrichtung, bei der die Beschichtungsmasse
durch einen schmalen Spalt auf das Band aufgebracht wird, der
zwischen dem Band und einem Messer gebildet ist, das relativ zu
dem Band in einem stumpfen Winkel geneigt ist, und bei dem an
schließend die aufgebrachte Masse glattgestrichen und die über
schüssige Masse mittels eines Abstreifmessers (Doktor Blade)
abgestriffen wurde.
Die britische Patentanmeldung 8,508,431 offenbart ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten eines Bandes. Das
Verfahren dieser Publikation arbeitet unter Verwendung eines
flexiblen Messers, um die Masse zu preapplizieren, während der
finale Abstreifvorgang mittels eines Abstreifmessers durchge
führt wird. Die Beschichtungsvorrichtung ist gegenüber einer Ge
genwalze angeordnet, die es der Beschichtungsmasse erlaubt, über
eine große Länge des Bandes mit dem Band in Kontakt zu kommen.
Das Entfernen eingebrachter Luft aus der Beschichtungsmasse ist
jedoch bei der bekannten Ausführung schwierig und die inte
grierte Konstruktion des Abstreifmessers mit der Beschichtungs
struktur verkompliziert Wartungsarbeiten. Weiterhin ist das Ver
halten der Beschichtungsmasse bei der bekannten Methode empfind
lich gegenüber Störungen in der Aufbringungszone wie z. B. einer
ungleichmäßigen Verteilung der Massezufuhr. Typische Konsequen
zen hieraus äußern sich in Streifenbildung auf der Bandbeschich
tung in Laufrichtung des Bandes.
In einer aus der oben beschriebenen Konstruktion weiter gebilde
ten Beschichtungsvorrichtung wird die Beschichtungsmasse in ei
nem laminaren Fluß durch einen schmalen Spalt dem Band zuge
führt. Der Spalt ist zwischen dem Band und einem Messer gebil
det, das relativ zu dem Band in einem spitzen Winkel geneigt
ist. Die Masse wird danach glattgestrichen und die Schichtdicke
wird in konventioneller Weise mittels eines Abstreifmessers ge
steuert. Eine derartige Vorrichtung ist in der vom Anmelder be
reits früher eingereichten finnischen Patentanmeldung 890 249
beschrieben. Das Aufbringen der Beschichtungsmasse auf das Band
mittels eines laminaren Flusses ermöglicht eine signifikante
Verringerung der Streifenbildung auf dem beschichteten Band und
weiterer Fehler, die durch eingeschlossene Luftblasen auf dem
beschichteten Band verursacht werden. Die Steuerung der Schicht
dicke ist insbesondere bei höheren Schichtdicken in dieser Vor
richtung relativ kompliziert, weil eine relativ kleine Änderung
der Messervorspannung eine große Änderung der Schichtdicke her
vorruft. Das Konstruktionsdesign des Messers muß daher sehr
sorgfältig durchgeführt werden, um Hysteresen bei der Einjustie
rung des Messers zu vermeiden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren
zum Beschichten eines Papierbandes in einer Vorrichtung gemäß FI
890 249 zu schaffen.
Die Erfindung basiert auf der Steuerung der Schichtdicke durch
Veränderung der Zufuhr der Beschichtungsmasse, die in der Be
schichtungsvorrichtung auf das Band aufgetragen wird.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der oben genannten Art er
findungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Die Erfindung ermöglicht signifikante Vorteile.
Eine exakte Steuerung der Schichtdicke, insbesondere bei höheren
Schichtdicken wird durch die vorliegende Erfindung einfacher,
verglichen mit einem konventionellen Abstreifmesser-Beschich
tungsverfahren. Die letztlich erzielte oder auch finale
Schichtdicke wird in einem signifikant höherem Maße durch Ände
rungen in der Messervorspannung bzw. -anpreßdruck als durch Än
derungen in der Menge der anfänglich aufgebrachten Beschich
tungsmasse beeinflußt. Eine Änderung in der Menge der anfänglich
aufgebrachten Beschichtungsmasse beeinflußt die letztendlich er
reichte Schichtdicke im Grunde genommen lediglich durch die Än
derung des auf das Abstreifmesser aufgebrachten Drehmoments, das
dazu tendiert, das Messer von der Oberfläche des Bandes wegzu
biegen. Somit spiegeln sich Änderungen in der Menge der anfäng
lich zugeführten Beschichtungsmasse indirekt in der Vorspann
kraft bzw. im Anpreßdruck des Abstreifmessers wieder, die bzw.
der erforderlich ist, um die überschüssige Beschichtungsmasse
von der Bandoberfläche abzustreifen. In dem vorliegenden Verfah
ren sind Anforderungen an die Exaktheit der Durchführung des
Verfahrens für die Anordnung des in der Beschichtungsvorrichtung
verwendeten Abstreifmessers in einem konstanten Winkel verrin
gert, weil die Vorspannung der Anordnung während des Betriebs
nicht geändert werden muß. Daher ist das Verfahren frei von Hy
steresen im Neigungswinkel des Messers, welche die Exaktheit der
Messereinstellung verschlechtern würden. Weiterhin sind die An
forderungen an eine exakte Positionierung des Trägers für das
Abstreifmesser wesentlich reduziert, weil der Träger während des
Betriebs nicht gedreht werden muß. Weiterhin wird die Kompensa
tion der Bearbeitungstoleranzen des Trägers mit Hilfe einer
Feineinstellungseinrichtung weniger aufwendig. Weil das Ab
streifmesser nicht länger zur Steuerung der aufgetragenen Be
schichtungsmenge verwendet wird, kann die Messergeometrie für
eine vereinfachte Anordnung der Messerprofiljustage ausgebildet
werden, ohne das Hysteresephänomen berücksichtigen zu müssen.
Gleichzeitig wird eine stabilere Messerprofiljustage erreicht.
Die Standzeit des Abstreifmessers wird erhöht durch konstante
Verfahrensbedingungen an der Messerspitze. Grenzen, die der Mes
servorspannung bzw. dem Messeranpreßdruck durch den maximalen
Neigungswinkel des Stützträgers oder Trägerarms gesetzt waren,
wurden ebenfalls erweitert.
Die Erfindung wird nachfolgend im Detail unter Zuhilfenahme bei
spielhafter Ausführungsformen beschrieben, die in der beigefüg
ten Zeichnung dargestellt sind.
Die Beschichtungseinrichtung in Fig. 1 enthält eine Gegenwalze
15, deren Rotationsrichtung mit H bezeichnet ist und deren Um
fangsfläche gleichmäßig mit dem zu beschichtenden Papierband 1
überdeckt ist. Quer über die Breite des Bandes 1 erstreckt sich
unterhalb der Gegenwalze 15 eine Messerdosiereinheit 2, deren
Rahmen durch einen Trägerarm 11 mit ungefähr dreieckigem Quer
schnitt gebildet ist. Der Trägerarm 11 ist drehbar an einem
Drehpunkt 10 mit den Trägerstrukturen der Beschichtungseinrich
tung verbunden. Die Beschichtungsmasse wird über den Zuführkanal
3 zugeführt, welcher an dem Trägerarm 11 zur Eintrittseite des
Bandes 1 hin angeordnet ist, um sich quer über das Band 1 in ei
nen Ruheraum 16 zu erstrecken, von wo aus die Masse unter Druck
einem engen Zuführkanal 4 zugeführt wird. Wie aus Fig. 1 er
sichtlich, hat der Zuführkanal 4 in der Schnittebene des Fluß
vektors der Beschichtungsmasse einen leicht S-förmigen Ab
schnitt. Der Zuführkanal 4 endet in Richtung auf das Trägerteil
des Vorabstreifmessers 5. Der Zuführkanal 4 ist extrem schmal im
Vergleich mit konventionellen Zuführkanälen; die Ausgangsöffnung
des Zuführkanals 4 hat üblicherweise eine Höhe von nur 3 bis 5
mm. Das Messer 5 liegt elastisch in einem spitzen Winkel α an
dem Band 1 an. Der Winkel α ist typischerweise geringer als 20°.
Die Messerhalter 6 und 18 sind derart ausgebildet, daß jede si
gnifikante Stufe zwischen der Ausgangsöffnung des Zuführkanals 4
und dem Träger des Messers 5 vermieden wird. Insbesondere hat
der Messerhalter 18 an der Seite des Zuführkanals 4 eine keil
förmige Querschnittsverjüngung in Richtung auf die Spitze des
Messers 5. Der lineare Andruck auf das Vorabstreifmesser kann
durch eine Andrucksteuerungseinrichtung 7 eingestellt werden.
Die Andrucksteuerungseinrichtung 7 ist quer zu dem Band 1 in un
abhängige Steuersektionen unterteilt, wobei der Andruck des Mes
sers 5 quer zum Band 1 unterschiedlich eingestellt werden kann,
um so die Steuerung der aufgebrachten Beschichtungsmenge in
Querrichtung des Bandes zur Erzielung eines gewünschten Schicht
dickenprofils zu ermöglichen. Wegen der hohen Zuführgeschwindig
keit, die 1 m/sec. überschreitet, wird sich die überschüssige
Masse auch zur Eintrittsrichtung des Bandes 1 hin erstrecken.
Diese überschüssige Masse wird in einer ersten Masseauffangwanne
oder -rinne 9 aufgefangen. Weiterhin wird die zum genau einge
stellten Abstreifmesser hinüberfließende überschüssige Beschich
tungsmasse in einer zweiten Masseaufwangwanne 8 aufgefangen.
Der finale Abstreifvorgang der Masse auf dem Band wird unter
Verwendung einer Abstreifeinheit 14 durchgeführt, die ein Ab
streifmesser 12 enthält, das exakt an einem zweiten Trägerarm 17
montiert ist. Der Andruck des Abstreifmessers 12 kann durch eine
Andrucksteuerungseinrichtung 13 eingestellt werden. Wie aus Fig.
1 ersichtlich ist, ist der Abstand D von der Spitze des Vorab
streifmessers 5 der Auftragseinheit 2 bis zur Spitze des genauen
Abstreifmessers 12 in dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
relativ groß und liegt üblicherweise in der Größenordnung von
0,5 bis 0,8 m. Bei den typischen Bandgeschwindigkeiten ent
spricht dieser Abstand in der Praxis einer zeitlichen Abfolge
von ungefähr 30 bis 40 µs.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die oben beschriebene
Beschichtungsvorrichtung wie folgt betrieben:
Beim Start wird der lineare Andruck an der Abstreifeinheit 14
ungefähr auf einen Wert gesetzt, der bekanntermaßen eine ge
wünschte Schichtdicke ergibt. Als Abstreifeinheit wird vorzugs
weise eine Abstreifeinheit des sogenannten Konstantwinkeltyps
verwendet. Der lineare Andruck an der Abstreifeinheit wird
grundsätzlich während des gesamten Laufs bei dem anfänglichen
voreingestellten Wert gehalten. Die schließlich erzielte
Schichtdicke wird eingestellt durch Veränderung der aufgebrach
ten Menge des Beschichtungsgemisches. Es gibt drei Basisverfah
ren zur Steuerung der in der Auftragseinheit 2 auf das Band auf
gebrachten Beschichtungsmenge, nämlich die Veränderung der Zu
fuhrrate der Beschichtungsmasse, die durch den Kanal 3 gepumpt
wird, der lineare Andruck des Abstreifmessers oder die Breite
des Spaltes zwischen dem Band oder die Breite des Rückfluß
schlitzes zwischen dem Band und der Auftragseinheit. Das beste
Steuerungsergebnis wird erhalten durch die Änderung des linearen
Andrucks des Messers oder der Breite des Rückflußschlitzes. Das
Auftragmesser 5 wird mittels einer Steuereinrichtung 7 für den
linearen Messerandruck an dem Trägerarm 11 montiert, welcher den
Rahmen der Vorrichtung bildet. In seiner Betriebsstellung glei
tet das Auftragmesser 5, das relativ zum Band 1 um einen spitzen
Winkel geneigt ist, auf einem hydrodynamischen Bett, das durch
die fließende Beschichtungsmasse gebildet ist. Ein Teil der in
einem laminaren Fluß auf das Band 1 zugeführten Beschichtungsmas
se passiert den Spalt zwischen dem Messer 5 und dem Band 1 und
haftet so an dem Band an. Die überschüssige Masse wird gegen die
Laufrichtung H des Bandes 1 zurückgespült.
Die Steuerung der gesamten, an dem Band anhaftenden Beschich
tungsmenge wird vorzugsweise durch die Veränderung der Breite
des Rückflußschlitzes gesteuert. Entsprechend diesem Verfahren
reduziert eine Vergrößerung des Schlitzes den rückwärts gerich
teten Druck des Rückflusses, wobei der Anteil der an dem Band
anhaftenden Beschichtungsmasse reduziert wird. Die Reduktion der
Schlitzbreite vergrößert entsprechend den rückwärts gerichteten
Druck und hebt den internen Druck in dem Beschichtungsbett an,
das zwischen dem Auftragmesser 5 und dem Band 1 gebildet wird.
Aufgrund des erhöhten Druckes wird das Messer 5 leicht von dem
Band hochgedrückt und mehr Masse kann daher gemeinsam mit dem in
Bewegung befindlichen Band 5 ausfließen.
Das gleiche Resultat wird erzielt durch Veränderung des linearen
Andrucks des Auftragsmessers 5. Darüber hinaus kann die Steue
rungseinrichtung 7 des Auftragsmessers 5 zusätzlich zur Steue
rung des Schichtdickenprofils in Laufrichtung für die Steuerung
des Schichtdickenprofils in Querrichtung des Bandes verwendet
werden. Die Profilsteuerung kann in allen Arten von Messerhal
tern vorgesehen werden, die mit einer Profilsteuerungsmöglich
keit ausgestattet sind. Und weil die Steuerung sich direkt auf
die an der Bandoberfläche anhaftenden Beschichtungsmenge aus
wirkt, kann eine präzisere und stabilere Steuerung des Beschich
tungsprofils erreicht werden, als wenn man die Steuerung an dem
Abstreifmesser 12 selbst vornimmt.
Größere Laufzeitänderungen der Schichtdicke können grob durch
Änderung des linearen Anpreßdrucks an der Abstreifeinheit 14
vorgenommen werden. So wird die nominelle Endstärke der auf das
Band aufgebrachten Beschichtung erfindungsgemäß an der Abstrei
feinheit eingestellt, während die präzise Feinsteuerung, der fi
nalen Schichtdicke auf gewünschte Grenzen durch Veränderung der
auf das Band aufgebrachten Beschichtungsmenge vorgenommen wird.
Der Messerneigungswinkel α des Messers 5 kann auch geringer als
15° eingestellt werden. Optimale Einstellungen des Messernei
gungswinkels und der aufgebrachten Beschichtungsmenge können in
vorteilhaften Fällen eine Verwendung des exakten Abstreifmessers
12 erübrigen.
Die Verwendung einer konventionellen Short-dwell-Beschichtungs
vorrichtung nach der Dosiereinheit 2 ist möglich, um größere
Schichtdicken zu erzielen.
Claims (6)
1. Verfahren zum Aufbringen und Glätten einer Beschichtungs
masse auf einem Band (1), das auf einer rotierenden Ge
genwalze (15) läuft unter Verwendung einer Einrich
tung mit:
- - Einer Auftragseinheit (2), die ein der unmittelbaren Umgebung des Bandes (1) angepaßtes Glättungs element (5) zum Glattstreichen der aufgebrachten Beschichtungsmasse aufweist, wobei das Glät tungselement als flexibles Messer (5) mit einem Neigungswinkel (α) von weniger als 20° ausgebildet ist, und ein mit einem schmalen Schlitz versehenes Zuführelement (4), dessen Ausgang ohne eine we sentlichen Schwelle nahe an dem Träger des flexiblen Messers angeordnet ist, um so einen la minaren Flug der Beschichtungsmassezuführung mit einer hohen Geschwindigkeit zu ermöglichen;
- - einer Abstreifeinheit (14), die in Laufrichtung des Bandes (1) in einem Abstand von der Auftragsein heit (2) angeordnet ist, und mindestens ein Messer (12) enthält, das gegen das Band (1) andrückbar ist, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Ver fahrensschritte aufweist:
- - Die Beschichtungsmasse wird unter Verwendung der Auftragseinheit (2) auf das Band aufgebracht;
- - die Beschichtungsmasse wird auf dem Band (1) mit Hilfe des Abstreifmessers (12) der Abstreifeinheit (14) glattgestrichen, dadurch gekennzeichnet,
- - daß der lineare Anpreßdruck des Messers (12) der Abstreif einheit zu Beginn auf einen ungefähr korrekten Wert für eine gewünschte Schichtdicke gesetzt und während des Laufs auf einem konstanten Wert gehalten wird, und
- - daß die Menge der auf das Band aufgebrachten Beschich tungsmasse während des Laufs mittels einer Veränderung in der in der Auftragseinheit (2) an dem Band anhaftenden Menge der Beschichtungsmasse eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die in der Auftragseinheit (2) auf das Band aufge
brachte Menge der Beschichtungsmasse durch eine Ver
änderung des linearen Anpreßdrucks des Auftragsmessers
(5) gesteuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Menge der in der Auftragseinheit (2) auf das
Band aufgebrachten Beschichtungsmasse durch Verände
rung des gegenseitigen Abstands des Spalts zwischen der
Auftragseinheit und dem Band (1) auf der Eingangsseite
des Bandes in den Spalt gesteuert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Menge der auf das Band aufgebrachten Beschich
tungsmasse quer zum Band zur Steuerung eines
Querschnittprofils der Schichtdicke verändert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Menge der auf das Band aufgebrachten Beschich
tungsmasse in Querrichtung des Bandes durch Steuerung
des Profils des Auftragsmessers (5) gesteuert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Menge der auf das Band aufgebrachten Beschich
tungsmasse in Querrichtung des Bandes durch die Steuerung
des Profils der Beschichtungsmassezuführung über Zu
führelemente veränderbar ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: VALMET CORP., HELSINKI, FI |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8131 | Rejection |