DE60008690T2

DE60008690T2 - Element zum Ableiten überschüssiger Flüssigkeit von einer Beschichtungsfläche

Info

Publication number: DE60008690T2
Application number: DE2000608690
Authority: DE
Inventors: Ramasubramaniam Rochester Hanumanthu; Rukmini B. Rochester Lobo; Barry A. Rochester Fitzgerald
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2020-12-06
Also published as: US6582515B2; EP1116585A1; US20020189539A1; JP2001191009A; EP1116585B1; DE60008690D1

Description

Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Walz-/Gravurbeschichtung. Gegenstand der Erfindung ist ein Beschichtungselement, das einen Film aus flüssiger Beschichtungslösung von der Oberfläche einer Beschichtungs-Applikatorwalze abstreift und dann ableitet und auf diese Weise eine Verunreinigung der Oberfläche der Beschichtungs-Applikatorwalze verhindert.
Bei herkömmlichen Walz-/Gravurbeschichtungsverfahren (wie beispielsweise von Matalia u.a. in US-A-4 373 443, 15. Februar 1983, mit dem Titel "Method Of High Viscosity Inking In Rotary Newspaper Presses" , wo ein Gravurzylinder Farbe für Zeitungsdruckmaschinen bereitstellt, beschrieben) wird eine flüssige Beschichtungsmasse mit einem oder mehreren geeigneten Mitteln, beispielsweise durch Drehen (Pfeil) der Applikatorwalze 1 durch einen Behälter 2 mit Flüssigkeit 3 auf die Oberfläche einer Beschichtungs-Applikatorwalze 1 gelenkt, wie in 1 dargestellt. Die Oberfläche der Beschichtungs-Applikatorwalze 1 kann glatt ausgebildet oder mit eingravierten Näpfchen/Rillen 5 mit einem vorgeschriebenen Volumen versehen sein. Häufig wird dabei die von der Applikatorwalze 1 aus dem Behälter 2 aufgenommene Schicht der Flüssigkeit 3 anschließend mit einer Rakel 4 zu einem dünneren Film dosiert. Beim Gravurbeschichten entfernt beispielsweise die Rakel 4 die gesamte aufgetragene Flüssigkeit mit Ausnahme der in den im Gravurzylinder 1 eingravierten Näpfchen 5 enthaltenen Flüssigkeit. Stattdessen kann das Benetzen (Füllen) auch mit dem Rakeln kombiniert werden, wie von Navi in US-A-4 158 333, 19. Juni 1979, mit dem Titel "Inking Baffle For Rotary Newspaper Presses" beschrieben. Nach dem Rakeln wird die auf der Oberfläche einer glatten Beschichtungs-Applikatorwalze oder in den Näpfchen 5 einer gravierten Beschichtungs-Applikatorwalze verbleibende Flüssigkeit durch Bedrucken einer sich bewegenden Bahn 6 zwischen der Applikatorwalze 1 und einer weichen Stütz- oder Druckwalze 7 an diese übertragen. In 1 bewegt sich die Bahn 6 in derselben Richtung wie die Oberflä che der Beschichtungs-Applikatorwalze 1 am Berührungspunkt mit der Bahn. In der Walzen-/Gravurbeschichtungspraxis kann die Bahn jedoch auch in der entgegengesetzten Richtung befördert werden. Die Dicke der an die sich bewegende Bahn 6 übertragenen Beschichtung entspricht im Allgemeinen einem bekannten Bruchteil der Dicke des Flüssigkeitsfilms auf der Oberfläche einer glatten Beschichtungs-Applikatorwalze nach dem Rakeln oder einem bekannten Bruchteil des Volumens der eingravierten Näpfchen 5 pro Flächeneinheit einer gravierten Beschichtungs-Applikatorwalze 1.
Ein in 2a und 2b bildlich dargestellter Nachteil bekannter Walz-/Gravurbeschichtungsverfahren besteht darin, dass von der Rakel 4 entfernte und auf die Oberfläche der Beschichtungs-Applikatorwalze 1 zurückfallende überschüssige Flüssigkeit 8 zu dem sich zwischen der Oberfläche der sich bewegenden Beschichtungs-Applikatorwalze 1 und der unbeweglichen Rakel 4 bildenden Beschichtungsflüssigkeits-„Stau" 9 zurückgefördert wird. Da die überschüssige Flüssigkeit 8 turbulent und ungeordnet auf die Oberfläche der Beschichtungs-Applikatorwalze 1 zurückfällt, ergibt sich eine Ungleichmäßigkeit des Beschichtungsflüssigkeits-Staus 9 in Querrichtung der Bahn. Diese Ungleichmäßigkeit des Beschichtungsflüssigkeits-Staus 9 verursacht ihrerseits einen Beschichtungsfehler in der Form von Streifen und Zeilenstrukturen 10, wie beispielhaft in 3 gezeigt. Besonders ausgeprägt ist der Fehler in Partikelbeschichtungsdispersionen (im Gegensatz zu Lösungen).
Eine Untersuchung des Strömungsverhaltens dosierter Flüssigkeit 3 hinter der Rakel 4 zeigt, dass die Flüssigkeit 3 bei niedrigen Oberflächengeschwindigkeiten der Beschichtungs-Applikatorwalze 1 einfach an der Oberfläche der Beschichtungs-Applikatorwalze 1 laminar nach unten läuft (siehe Fließlinien 11 in 4a). Dagegen wird bei einer Erhöhung der Geschwindigkeit der Beschichtungs-Applikatorwalze 1 schließlich ein Punkt erreicht, an dem sich die dosierte Flüssigkeit 3 von der Oberfläche der Beschichtungs-Applikatorwalze 1 ablöst und im Wesentlichen entlang der Unterseite 13 der Rakel 4 und von der Oberfläche der Applikatorwalze 1 weg strömt (siehe Fließlinien 12 in 4b).
Zudem verliert die abgeleitete Flüssigkeit, je mehr sie sich von dem Berührungspunkt 14 zwischen der Rakel 4 und der Beschichtungs-Applikatorwalze 1 entfernt, ihre Bewegungsenergie, sodass sie sich von der Unterseite 13 der Rakel 4 ablöst und unter dem Einfluss der Schwerkraft senkrecht nach unten fällt oder fließt (siehe 4b).
Zur Zeit kann dieser Fehler in bekannter Weise u.a. dadurch vermieden werden, dass man die Beschichtungsgeschwindigkeit unter der Geschwindigkeit des Übergangs von „Rücklauf" zu „Ableitung" hält. Beobachtungen im Versuch zeigen, dass die Übergangsgeschwindigkeit zwischen Rücklauf (4a) und Ableitung (4b) von Betriebsparametern abhängt: Viskosität und Oberflächenspannung der Flüssigkeit, Winkel zwischen Rakel 4 und Tangente der Oberfläche der Beschichtungs-Applikatorwalze 1, Dicke des ankommenden Flüssigkeitsfilms, Halbmesser der Beschichtungs-Applikatorwalze 1 usw. Rücklauf bedeutet hier, dass von der Rakel 4 entfernte Flüssigkeit an der Oberfläche der Beschichtungs-Applikatorwalze 1 nach unten zurückläuft. Ableitung bedeutet, dass die von der Rakel 4 dosierte überschüssige Flüssigkeit 8 sich entlang der Unterseite 13 der Rakel 4 von der Oberfläche der Beschichtungs-Applikatorwalze 1 weg bewegt, bis sie ihre Bewegungsenergie verliert und sich dann weiter von der Unterseite 13 der Rakel 4 ablöst und unter dem Einfluss der Schwerkraft senkrecht herabfällt.
Leider ist die Übergangsgeschwindigkeit von Rücklauf zu Ableitung unter normalen Betriebs/Fertigungsbedingungen für eine praktikable Produktionsgeschwindigkeit zu niedrig.
Eine weitere, in 5a und 5b dargestellte Möglichkeit, den Fehler zu vermeiden, besteht darin, den Berührungspunkt 14 der Rakel 4 mit der Oberfläche der zylindrischen Beschichtungs-Applikatorwalze 1 in einer größeren Entfernung vom oberen Totpunkt 19 anzuordnen. Besonders bei Zylindern mit kleinem Durchmesser, typisch kleiner als 12,7 cm (5 Zoll), wird die abgeleitete überschüssige Flüssigkeit 8 auf ihrem Weg nach unten dann sehr wahrscheinlich nicht zur Oberfläche der zylindrischen Beschichtungs-Applikatorwalze 1 zurückströmen (siehe 5b). Dagegen wird die überschüssige Flüssigkeit 8 bei Berührungspunkten in der Nähe des oberen Totpunkts 19 und Beschichtungs-Applikatorwalzen 1 mit einem großen Durchmesser dazu neigen, zur Oberfläche der Beschichtungs-Applikatorwalze zurückzufließen (5a).
Leider kann die Anordnung des Berührungspunkts 14 der Rakel 4 relativ zum oberen Totpunkt 19 nicht willkürlich verändert werden. So kann es beispielsweise notwendig sein, den Abstand des Berührungspunkts 14 der Rakel 4 vom oberen Totpunkt 19 in engen Grenzen zu halten, um die Verdunstung der Beschichtungsflüssigkeit 3 an der Oberfläche der Beschich tungs-Applikatorwalze 1 im Bereich zwischen dem Berührungspunkt 14 der Rakel 4 und dem oberen Totpunkt 19 zu minimieren. Ebenso kann es notwendig sein, den Durchmesser der Beschichtungs-Applikatorwalze 1 in engen Grenzen festzulegen. Dies ist zum Beispiel beim Gravurbeschichten diskreter Ausschnitte oder Muster der Fall, weil hier das Verhältnis des Gravurzylinderumfangs zur Länge des eingravierten Ausschnitts/Musters konstant gehalten werden muss.
Nach dem Stand der Technik gab es bisher keine Versuche, das spezifische Problem der Anmelder, nämlich Ableiten überschüssiger Beschichtungsflüssigkeit von der Oberfläche einer Beschichtungs-Applikatorwalze, zu lösen. Zwar offenbart US-A-5 755 883, 26. Mai 1998, Kinose u.a., mit dem Titel "Roll Coating Device For Forming A Thin Film Of Uniform Thickness" eine Walzbeschichtungsvorrichtung mit einer Rakel zum Abstreifen von Beschichtungsflüssigkeit von einer Metallwalze und einer unter dem Berührungspunkt angeordneten Schale zum Auffangen der abgestreiften Flüssigkeit, doch verhindert diese Vorrichtung nur, dass die Flüssigkeit mit Beschichtungselementen unter dem Berührungspunkt in Berührung gelangt, und schützt nicht die Walze, mit der die Flüssigkeit zugeführt wurde, gegen die Aufnahme überschüssiger Flüssigkeit.
Ein Versuch, eine ähnliche Schale zwischen der Unterseite 13 der Rakel 4 und der Oberfläche der Beschichtungs-Applikatorwalze 1 anzuordnen (siehe 6) war nicht erfolgreich, weil dort sehr wenig Platz zur Verfügung steht. Die abgeleitete überschüssige Flüssigkeit 8 löst sich von der Unterseite 13 der Rakel 4 so schnell ab, dass der Abstand der Lippe 20 der Schale 21 von der Unterseite 13 der Rakel 4 und der Oberfläche der Applikatorwalze 1 nicht mehr als 0,32 cm (0.125 Zoll) betragen dürfte. Derart kleine Spalte sind in der Fertigungspraxis nicht beliebt.
Ein weiterer Versuch, den Fehler zu verhindern, sieht zwischen der Oberfläche der Beschichtungs-Applikatorwalze 1 und einem Element 23 einen engen Durchgang 22 vor. Die Beschichtungsflüssigkeit 3 „flutet" dann den Durchgang 22, sodass weit vor dem Berührungspunkt 14 der Rakel 4 vorhandene Fehler gezwungenermaßen abklingen, bevor sie den Berührungspunkt 14 der Rakel 4 erreichen. Mit anderen Worten, der Druck im „Stau" 9 der Beschichtungsflüssigkeit zwischen der Oberfläche der sich bewegenden Beschichtungs-Applikatorwalze 1 und der unbeweglichen Rakel 4 bleibt über die Breite der Bahn 6 mindes tens in der Nähe des Berührungspunkt 14 der Rakel 4 gleich. Diese Lösung hatte jedoch den Nachteil, dass für eine wirksame Flutung des Durchgangs 22 unter allen Betriebsbedingungen die Spaltbreite zwischen dem Element 23 und der Oberfläche der Beschichtungs-Applikatorwalze 1 weniger als 0,2 cm (0.08 Zoll) betragen musste. Auch hier ist zu bemerken, dass derart kleine Spalten in der Fertigungspraxis nicht beliebt sind.
Inhärent kann das Problem durch die Verwendung kombinierter Zuführungs- und Abstreifeinrichtungen gelöst werden. Ein Beispiel dafür ist die sogenannte Umkehrrakel-Behälterzuführung (US-A-4 158 333), bei der die hintere Rakel am Ausgang des Behälters die überschüssige Flüssigkeit im Behälter zurückhält, sodass für eine „Ableitung" (wie in 4b dargestellt) kein Anlass besteht. Eine Umkehrrakel-Behälter-Zuführung ist jedoch für die Zwecke der vorliegenden Anmeldung nicht praktikabel.
Die Deutsche Patentanmeldung DE 22 64 119 der Albert-Frankenthal AG offenbart eine Farbübertragungsvorrichtung für Druckmaschinen mit einer Rakel, die sich aus getrennten Arbeitsabschnitten zusammensetzt, die unabhängig voneinander relativ zu einer Dosierwalze einstellbar sind. Die Internationale Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer WO 97/38797, Tore Eriksson, offenbart eine Vorrichtung zum Auftragen einer Beschichtungsmasse auf eine sich bewegende Bahn. Die Vorrichtung weist eine Gravurwalze für die Übertragung einer angepassten Menge Beschichtungsmasse an eine zugehörige Übertragungswalze auf. Zum Entfernen überschüssiger Beschichtungsmasse von der Gravurwalze sind Rakeleinrichtungen vorgesehen.
Somit gibt es nach wie vor kein Walz-/Gravurbeschichtungsverfahren, bei dem von einer Rakel abgestreiftes überschüssiges Beschichtungsmaterial von der Oberfläche der Beschichtungs-Applikatorwalze weg abgeleitet wird, um die Oberfläche der Applikatorwalze nicht zu verunreinigen.
Der Erfindung liegt daher u.a. die Aufgabe zugrunde, eine Walz-/Gravurbeschichtungsvorrichtung zu schaffen, die ein Flüssigkeits-Dosier-/Ableiteelement zum Abstreifen eines Films flüssigen Materials von der Oberfläche einer Beschichtungs-Applikatorwalze und Ableiten überschüssigen flüssigen Materials weg von der Oberfläche der Beschichtungs-Applikatorwalze aufweist.
Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist ein nahe an der Oberfläche der Beschichtungs-Applikatorwalze angeordnetes Flüssigkeitsableitelement zum Ableiten überschüssiger Flüssigkeit weg von der Oberfläche der Beschichtungs-Applikatorwalze.
Gelöst werden diese und weitere Aufgaben der Erfindung durch Schaffung eines Elements zum Entfernen eines Films aus überschüssiger Flüssigkeit von der Oberfläche einer Beschichtungs-Applikatorwalze und Ableiten der überschüssigen Flüssigkeit weg von der Oberfläche der Beschichtungs-Applikatorwalze gemäß Anspruch 1. Das Beschichtungselement weist erfindungsgemäß eine Halterung mit einer Rakel und einem Flüssigkeitsableitelement auf, die beide strukturell in der Halterung angeordnet sind. Die Rakel weist eine aktive Endkante auf, die an der Oberfläche des Beschichtungsapplikators zur Anlage gebracht werden kann. Die Rakel ist in einem vorbestimmten Winkel θ_t zur Oberfläche des Beschichtungsapplikators angeordnet und hat einen Berührungspunkt mit dieser Oberfläche. Das Flüssigkeitsableitelement hat eine aktive Fläche, auf welche die überschüssige Beschichtungsflüssigkeit fließt, wenn sie von der Oberfläche des Beschichtungsapplikators abgestreift wird.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass das Flüssigkeitsableitelement vielseitig verwendbar, kostengünstig herzustellen und einfach zu montieren und zu bedienen ist und dass die Einstellungen für die verschiedensten Einsatzbedingungen in der Fertigung nur minimal verändert werden müssen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen Aufriss eines Walz-/Gravurbeschichtungsverfahrens nach dem Stand der Technik,
2a eine Teil-Querschnittsansicht eines Walz-/Gravurbeschichtungsverfahrens nach dem Stand der Technik, die zeigt, wie ein gerakelter Beschichtungsflüssigkeitsfilm nach unten auf die Oberfläche einer Beschichtungs-Applikatorwalze abläuft,
2b ein gescanntes Foto einer Teil-Querschnittsansicht eines Walz-/Gravurbeschichtungsverfahrens nach dem Stand der Technik, das zeigt, wie ein gerakelter Beschichtungsflüssigkeitsfilm nach unten auf die Oberfläche einer Beschichtungs-Applikatorwalze abläuft,
3 ein gescanntes Bild eines Beschichtungsbeispiels mit Fehlern in der Form von Streifen und Zeilenstrukturen, wie sie bei einem Walz-/Gravurbeschichtungsverfahren nach dem Stand der Technik auftreten,
4a eine schematische Darstellung eines Walz-/Gravurbeschichtungsverfahrens, bei dem überschüssige Beschichtungsflüssigkeit an der Oberfläche einer Beschichtungs-Applikatorwalze nach unten zurückläuft,
4b eine schematische Darstellung eines Walz-/Gravurbeschichtungsverfahrens, bei dem überschüssige Beschichtungsflüssigkeit entlang der Unterseite einer Rakel abgeleitet wird,
4c gescannte fotografische Momentaufnahmen, die den Übergang von „Rücklauf zu „ Ableitung" hinter der Rakel veranschaulichen, wobei das obere und das untere Bild in dieser Spalte den schematischen Darstellungen in 4a und 4b entsprechen,
5a eine schematische Darstellung eines Walz-/Gravurbeschichtungsverfahrens nach dem Stand der Technik, die zeigt, wie sich ein Beschichtungs-Flüssigkeitsfilm von der Unterseite der Rakel ablöst und nach unten auf die Oberfläche einer Beschichtungs-Applikatorwalze fließt,
5b eine schematische Darstellung eines Walz-/Gravurbeschichtungsverfahrens nach dem Stand der Technik, die den abgeleiteten Beschichtungs-Flüssigkeitsfilm nach Ablösung von der Rakel und der Oberfläche einer Beschichtungs-Applikatorwalze zeigt,
6 eine schematische Darstellung eines Elements nach dem Stand der Technik zum Auffangen des abgeleiteten Flüssigkeitsfilms nach der Ablösung von der Rakel,
7 eine schematische Darstellung eines weiteren Elements nach dem Stand der Technik zum Fluten des Durchgangs zwischen der Oberfläche einer Beschichtungs-Applikatorwalze und dem Element, um an der Rakelspitze einen gleichmäßigen Beschichtungs-Flüssigkeitsstau aufrechtzuerhalten,
8a eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Elements, die dessen Ausrichtung zur Oberfläche der Beschichtungs-Applikatorwalze und zu der Dosierrakel veranschaulicht,
8b ein gescanntes Bild einer Anwendung der Erfindung,
9 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Elements mit einer ungünstigen Ausrichtung des Flüssigkeitsableitelements und
10a, 10b und 11 schematische Darstellungen alternativer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Elements.
Das erfindungsgemäße Beschichtungselement 25 ist in der Zeichnung in 8–10 dargestellt. In 8a und 8b entfernt das Beschichtungselement 25 überschüssige Flüssigkeit (l) von der Oberfläche 27 einer Beschichtungs-Applikatorwalze 24 und leitet die überschüssige Flüssigkeit (l) weg von der Oberfläche 27 ab. Als wichtige Merkmale weist das Beschichtungselement 25 eine Rakel 26 und ein Flüssigkeitsableitelement 28 auf, die strukturell in einer Halterung 30 angeordnet sind.
Wie aus 8a–11 ersichtlich, weist die Rakel 26 grundsätzlich ein aktives Ende 32 auf, das sich von der Halterung 30 weg erstreckt und an der Oberfläche 27 der Beschichtungs-Applikatorwalze 24 zur Anlage gebracht werden kann, um überschüssige Flüssigkeit (l) von dieser zu entfernen. Die Halterung 30 dient vor allem zum Einstellen und Fixieren der Ausrichtung des aktiven Endes 32 relativ zur Oberfläche 27 der Beschichtungs-Applikatorwalze 24. Zur Optimierung der Funktion wird das aktive Ende 32 der Rakel 26, genauer gesagt, die Unterseite 34, vorzugsweise mit einem vorbestimmten Winkel θ_t zur Oberfläche 27 der Beschichtungs-Applikatorwalze 24 angeordnet. Der vorbestimmte Winkel θ_t sollte vorzugsweise im Bereich von 50–60 Grad liegen. Der Fachmann wird unschwer erkennen, dass das aktive Ende 32 der Rakel 26 die Oberfläche 27 der Beschichtungs-Applikatorwalze 24 an einem zweckmäßig festgelegten Punkt P berührt, damit überschüssige Beschichtungsflüssigkeit (l) wirksam von der Fläche 27 entfernt werden kann.
Wie ebenfalls aus 8a–11 ersichtlich, weist das Flüssigkeitsableitelement 28 (bei richtiger Ausrichtung) eine aktive Fläche 36 auf, die überschüssige Beschichtungsflüssigkeit (l) von der Oberfläche 27 der Beschichtungs-Applikatorwalze 24 weg ableitet. Infolgedessen strömt die von der Oberfläche 27 der Beschichtungs-Applikatorwalze 24 abgestreifte überschüssige Beschichtungsflüssigkeit (l) entlang der Unterseite 34 der aktiven Rakel 26 und dann entlang der aktiven Fläche 36 des Flüssigkeitsableitelements 28 von der Oberfläche 27 weg. Die aktive Fläche 36 ist mit geringem Abstand zum aktiven Ende 32 der Rakel 26 ebenso wie zur Oberfläche 27 der Beschichtungs-Applikatorwalze 24 angeordnet. Die Unterseite 34 der Rakel 26 erstreckt sich mit einem vorbestimmten Zwischenraum (d) vom Berührungspunkt P zum Scheitelpunkt 38, wie weiter unten beschrieben. Der Scheitelpunkt 38 ist ein Punkt an der Unterseite 34 der Rakel 26, der die aktive Fläche 36 des Flüssigkeitsableitelements 28 schneidet. Ferner ist die aktive Fläche 36 des Flüssigkeitsableitelements 28 mit einem vorgegebenen Winkel θ_s zur Unterseite 34 des aktiven Endes 32 der Rakel 26 angeordnet. In der bevorzugten Ausführungsform ist die aktive Fläche 36 des Flüssigkeitsableitelements 28 im Wesentlichen planar (8a). Grundsätzlich kann sich die aktive Fläche 36 aber auch von einem Punkt in der Nähe des Scheitelpunkts 38 entweder von der Oberfläche 27 der Beschichtungs-Applikatorwalze 24 weg (10a) oder zu der Oberfläche 27 der Beschichtungs-Applikatorwalze 24 hin (10b) erstrecken. Beide Konfigurationen haben sich als wirksame Möglichkeiten der Ableitung überschüssiger Flüssigkeit (l) weg von der Oberfläche 27 erwiesen.
In 8a bildet die Unterseite 34 der Rakel 26 vorzugsweise einen im Wesentlichen stumpfen Winkel mit der angrenzenden aktiven Fläche 36 des Flüssigkeitsableitelements 28. Infol gedessen folgt die überschüssige Flüssigkeit (l) einer im Wesentlichen stumpfwinkligen Bahn von der Unterseite 34 der Rakel 26 entlang der aktiven Fläche 36 des Flüssigkeitsableitelements 28.
Stattdessen kann die Unterseite 34 der Rakel 26 zum Ableiten überschüssiger Flüssigkeit (l) jedoch auch, wie in 11 gezeigt, mit der aktiven Fläche 36 des Flüssigkeitsableitelements 28 eine im Wesentlichen bogenförmige Bahn bilden.
In 8a und 8b ist das Flüssigkeitsableitelement 28 verstellbar so an der Halterung 30 befestigt, dass sich die aktive Fläche 36 so nahe am Berührungspunkt P befindet, dass sie die an der Unterseite 34 der Rakel 26 fließende abgeleitete Flüssigkeit (l) „einfängt". Diese Positionierung ist insofern wichtig, als die abgeleitete Flüssigkeit (l) durchaus ihre Bewegungsenergie verlieren und dann unter dem Einfluss der Schwerkraft nach unten zur Oberfläche 27 der Beschichtungs-Applikatorwalze 24 abfließen könnte.
Das Flüssigkeitsableitelement 28 wird vorzugsweise aus einem starren Metall oder Kunststoff hergestellt und kann auf verschiedene Weise, wie zum Beispiel Verschrauben, Einschrauben, Schweißen oder Klemmen, mit praktisch gleichem Ergebnis strukturell in der Halterung 30 befestigt werden.
Die Konstruktion des in 8a und 8b dargestellten Flüssigkeitsableitelements 28 unterliegt mehreren wichtigen funktionalen Zwängen. Gemäß 8a ist der Winkel θ_s, den das Flüssigkeitableiteelement 28 mit der Unterseite 34 der Rakel 26 bildet, dann optimal, wenn die aktive Fläche 36 des Ableiteelements 28 annähernd rechtwinklig zur Rakel 26 verläuft. In dieser Konfiguration ist die Gefahr, dass ein Flüssigkeitableiteelement 28, das verhältnismäßig lang ist, mit der rotierenden Oberfläche 27 der Beschichtungs-Applikatorwalze 24 kollidiert, jedoch sehr groß. Die Erfahrung hat gezeigt, dass ein Winkel θs, der genauso groß ist wie der Tangentenwinkel θ_t, aus diesem Grunde vorzuziehen ist. Wenn θ_s kleiner ist als θ_t wird die Unterstützung der Strömung der abgeleiteten Flüssigkeit (l) an der aktiven Fläche 36 des Ableitelements 28 nach unten, weg von der Oberfläche 27 der Beschichtungs-Applikatorwalze 24, durch die Schwerkraft nicht voll ausgenutzt. Wenn θ_s wesentlich größer ist als θ_t, dann ist andererseits die Gefahr, dass die Unterkante 40 des Flüssigkeitsableitelements 28 mit der Oberfläche 27 der Beschichtungs-Applikatorwalze 24 weiter vor der Rakel 26 kollidiert, sehr groß (siehe 9).
Wichtig ist ferner, dass die Unterseite 34 der Rakel 26, wie in 8a gezeigt, mit einem vorgegebenen Zwischenraum (d), d.h. mit einem vorgegebenen Abstand zwischen dem Scheitelpunkt 38 und dem Berührungspunkt P, angeordnet wird. Für eine gegebene Neigung θ_t der Rakel 26 über der waagerechten Ebene hängt dieser optimale vorgegebene Zwischenraum (d) von der Strömungsrate q der abgeleiteten Flüssigkeit (l) (pro Breiteneinheit der Beschichtung), der Viskosität μ der Beschichtungsflüssigkeit, der Dichte p der Beschichtungsflüssigkeit und der Beschleunigung (g) aufgrund der Schwerkraft ab:
worin f eine monoton zunehmende Funktion der Reynoldschen Zahl (Re) ist, bestimmt durch
Bei der bevorzugten Ausführungsform liegt ein wirksamer Zwischenraum (d) im Bereich von 0,64 cm (0.25 Zoll) bis 1,9 cm (0.75 Zoll).
Das Element, bei dem eine im Wesentlichen bogenförmige Bahn zwischen der Unterseite der Rakel und der aktiven Fläche des Flüssigkeitsableitelements gebildet wird.
Das Element, bei dem eine im Wesentlichen stumpfwinklige Bahn zwischen der Unterseite der Rakel und der aktiven Fläche des Flüssigkeitsableitelements gebildet wird.

Claims

Element (25) zum Entfernen eines Films aus überschüssiger Flüssigkeit von der Oberfläche (27) einer Beschichtungs-Applikatorwalze (24) und Ableiten des Films aus überschüssiger Flüssigkeit weg von der Oberfläche (27), gekennzeichnet durch: eine Element-Halterung (30); ein Rakel (26), das der Halterung (30) strukturell zugeordnet ist und ein aktives Ende (32) aufweist, das sich von der Halterung (30) weg erstreckt und in Eingriff mit der Oberfläche (27) der Beschichtungs-Applikatorwalze (24) bringbar ist, wobei das Rakel (26) in einem vorbestimmten Winkel θ_t zur Oberfläche (27) der Beschichtungs-Applikatorwalze (24) angeordnet ist und damit einen Berührungspunkt (P) hat; und wobei das Rakel eine Unterseite (34) aufweist, die sich vom Berührungspunkt (P) bis hin zu einer aktiven Fläche (36) eines Flüssigkeitsableitelements (28) erstreckt und einen vorbestimmten Zwischenraum (d) bildet, und wobei der vorbestimmte Zwischenraum für eine vorbestimmte Neigung θ_h sich aus der Beziehung ergibt:
worin f eine monoton zunehmende Funktion der Reynoldsschen Zahl (Re) ist, bestimmt durch
q die Strömungsrate der umgeleiteten Flüssigkeit pro Einheitenbreite der Beschichtung ist; μ die Viskosität der Beschichtungsflüssigkeit ist; p die Dichte der Beschichtungsflüssigkeit und g die Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft ist; und wobei das Flüssigkeitsableitelement (28) der Element-Halterung (30) und dem Rakel (26) strukturell zugeordnet ist und die aktive Fläche (36) des Flüssigkeitsableitelements (28) der aktiven Ende (32) des Rakels (26) und der Oberfläche (27) der Beschichtungs-Applikatorwalze (24) benachbart angeordnet ist.
Element (25) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Flüssigkeitsableitelement (28) vom Rakel (26) aus nach unten erstreckt derart, dass mit dem Rakel (26) von der Oberfläche (27) der Beschichtungs-Applikatorwalze (24) entfernte überschüssige Flüssigkeit entlang einer vom Rakel (26) und dem Flüssigkeitsableitelement (28) gebildeten Bahn strömt.
Element (25) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Fläche (36) des Flüssigkeitsableitelements (28) in einem vorbestimmten Winkel θ_s zum aktiven Ende (32) des Rakels (26) geneigt ist.
Element (25) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die aktive Fläche (36) des Flüssigkeitsableitelements (28) im allgemeinen von der Oberfläche (27) der Beschichtungs-Applikatorwalze (24) weg erstreckt.
Element (25) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Fläche (36) des Flüssigkeitsableitelements (28) im allgemeinen planar ist.
Element (25) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Winkel θ_s dem vorbestimmten Winkel θ_t entspricht oder größer ist.
Element (25) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Zwischenraum in einem Bereich von 0,64 cm (0,25 inch) und 1,9 cm (0,75 inch) liegt.