EP0029865B1

EP0029865B1 - Vorrichtung und Verfahren zum Beschichten von laufenden Bahnen beispielsweise aus Papier oder Karton

Info

Publication number: EP0029865B1
Application number: EP79104840A
Authority: EP
Inventors: Rainer Esser
Original assignee: Zanders Feinpapiere AG
Current assignee: Zanders Feinpapiere AG
Priority date: 1979-12-03
Filing date: 1979-12-03
Publication date: 1982-11-10
Also published as: ATE1769T1; EP0029865A1

Description

Die Erfindung betrifft das Beschichten-von Papier- oder Kartonbahnen mit üblichen Pigmentdispersionen, insbesondere das Einstellen des Nassauftragsgewichtes des Beschichtungsmaterials.
Um die Bedruckbarkeit von Papieroberflächen zu verbessern und den speziellen Druckverfahren anzupassen, werden derartige Papieroberflächen mit Pigment/Bindemitteldispersionen beschichtet. Je nach Verwendungszweck liegen die Trokkenauftragsgewichte zwischen 5 und 35 g/m². Die Beschichtungen erfolgen üblicherweise aus wässriger Dispersion mit unterschiedlichen Gehalten an Trockensubstanz, so dass die Nassauftragsgewichte erheblich höher liegen. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, zunächst einen Überschuss an Beschichtungsmaterial auf die laufende Materialbahn aufzubringen und diesen anschliessend mittels Dosiereinrichtungen wieder von der Oberfläche zu entfernen, wobei gleichzeitig eine Glättung der Beschichtungsoberfläche angestrebt wird. Zu den bekannten Dosiereinrichtungen gehören Walzenauftragswerke in Verbindung mit Dosierwalzen, sogenannte Reserve-Rollcoater, Rollschaberdosiereinrichtungen, auch Rakel genannt, und Glättschabereinrichtungen, bekannter unter der Kurzbezeichnung Blade.
Beim Dosiervorgang wird die beschichtete Materialbahn von einer Stützeinrichtung, beispielsweise einer Walze getragen und von dem Dosieraggregat, z. B. Blade oder Rakel, ein Druck auf die Bahn ausgeübt, der der Beschichtungsmasse entgegenwirkt.
So beschreibt die DE-B-1 071 039 eine Vorrichtung zum Regulieren des Auftragsgewichtes, bei der die Bahn auf der unbeschichteten Seite von einer als Streichtrommel bezeichneten Stützwalze getragen wird, während ein auf der beschichteten Seite angeordnetes Rakelmesser zum Einstellen des Auftragsgewichtes vorgesehen ist. Dieses Rakelmesser ist auf einer drehbar gelagerten Welle angeordnet und kann mit wählbarem Anpressdruck an die laufende Bahn angedrückt werden.
Aus der DE-C-486149 ist eine Vorrichtung mit einem Abstreifmesser bekannt, bei dem die wirksame Kante des Messers abgerundet ist.
US-A-2051403 offenbart eine Streicheinrichtung, bei der das Wesentliche in der Ausbildung des Abstreifers besteht. Dieser in besonderer Form ausgebildete Abstreifer weist im Verlaufe seiner Krümmung zwei unterschiedliche Radien auf, wobei das Ende der Einlaufflanke keine scharfe Kante sein soll, da eine solche zu einer fehlerhaften Oberfläche und unbefriedigenden Ergebnissen führt.
In GB-A-968617 ist ein Abstreifer beschrieben, mit dem eine in Laufrichtung der Bahn regelmässig schwankende Auftragsdicke erhalten wird. Der Abstreifer ist als weiches zylindrisches Teil ausgebildet und die Bahn wird durch eine flache Tafel gestützt im Moment des Abstreifens. Die Unterkante des Abstreifers wird in Abstand von der Bahn gehalten. Der Abstreifer weist eine konvexe Fläche nach der engsten Stelle auf, die abrupt in einer Nut endet, so dass eine Stufe ausgebildet wird. Durch diese Stufenausbildung soll am Abstreifer haftendes Beschichtungsmaterial in periodischen Abständen auf die Bahn zurückgeführt werden.
US-A-1925092 beschreibt eine Glätteinrichtung für Beschichtungen mit einem zylindrischen Abstreifer, der durch Anbringen einer Nut eine scharfe Kante aufweist. Es wird auch vorgeschlagen, dass der Zylinder mehrere solche Nuten aufweisen kann, so dass zur Reinigung ein Drehen um 180° erfolgen kann, ohne dass der Streichvorgang unterbrochen werden muss. Um den erforderlichen Anpressdruck ausüben zu können, wird die Bahn um die Einlaufflanke der Abstreifer geführt.
In US-A-2033379 ist beschrieben, dass die Ausbildung des Abstreifers mit einer gekrümmten oder zylindrischen Oberfläche, die mit einer scharfen Kante endet, ein glattes Abstreifen ermöglicht. Dabei wird die Bahn zunächst um die gekrümmte Oberfläche des Abstreifers geführt und dann um die scharfe Kante gezogen, so dass diese wirksam wird. Die Wirkung dieses Abstreifers beruht auf dem Gleitkontakt der Bahn mit der gekrümmten Oberfläche des Abstreifers und dem raschen Druckabfall an der Kante, wobei ausdrücklich angegeben ist, dass Rattermarken entstehen, wenn die Bahn an einer anderen Stelle als der scharfen Kante vom Abstreifer weggeführt wird.
US-A-2 344 232 beschreibt einen Abstreifer mit einer konvex gekrümmten Fläche auf der Einlaufseite, die mit einer scharfen Kante endet, wobei der Abstreifer dann einen senkrecht auf der Tangente der gekrümmten Fläche stehenden Verlauf aufweist. Der Krümmungsradius der Einlaufflanke soll zwischen 4,8 und 25,4 mm liegen. Die Bahn wird ohne Gegendruckwalze über die Kante des Abstreifers geführt.
US-A-3453137 richtet sich auf eine bestimmte Ausbildung des Abstreiferendes einer Bladeklinge in Form einer beweglich aufgesetzten Leiste mit einer ebenen Kontaktfläche zur Beschichtung, die in einer scharfen ablaufenden Kante endet.
In der US-A-2534320 ist ein Abstreifer mit einer Blattstärke zwischen 3 und 12 mm beschrieben, dessen Einlaufflanke in einer scharfen Kante endet, wobei der Krümmungsradius der Einlaufflanke etwa mit dem Krümmungsradius von 150 mm der die Bahn stützenden Walze mit einer elastischen Oberfläche übereinstimmt. Der Schaber ist in einer drehbaren Halterung angeordnet und kann mit unterschiedlichem Druck an die Bahnoberfläche angepresst werden, so dass die Oberfläche der Stützwalze deformiert wird.
Je nach Druckhöhe und Stellung der Dosiereinrichtung zur Oberfläche der beschichteten Materialbahn verbleibt eine mehr oder weniger starke Schicht auf der Warenbahn. Das gleiche. gilt im Prinzip auch für die bekannten Walzenauftrags- und Dosiersysteme. In diesem Falle hängt die Auftragsstärke vom Walzendurchmesser, der Härte der Walzenoberfläche und er Umfangsgeschwindigkeit der Walzen ab. Bladeklinge und Rakelstab sind, für sich betrachtet, keine ausreichend stabilen Werkzeuge und bedürfen Halterungen und Führungen, die ihnen die erforderliche Gradlinigkeit, Verbiegungsfestigkeit und Resistenz gegenüber dem Gegendruck der Beschichtungsmasse verleihen. Besonders hohe Anforderungen bestehen an die Ausführungen derartiger Halterungen. Bei den heute üblichen Bahnbreiten von mehreren Metern und Bahngeschwindigkeiten bis zu 1200 m pro Minute können die Anforderungen nur bis zu einem gewissen Grade durch entsprechend konstruktive Gestaltungen erfüllt werden. Das hat zur Folge, dass die bekannten Dosiereinrichtungen insbesondere dann nicht befriedigen, wenn zur Erzielung höherer Auftragsgewichte nur geringe Drücke dem Beschichtungsstrom entgegengebracht werden dürfen. Schon geringe Abweichungen in der Gradlinigkeit, durch Fertigungstoleranzen oder durch andere Ursachen bedingt, führen zu erheblichen Schwankungen der Auftragsmengen quer zur Bahn nach der Dosierung. Man hat versucht, die Gradlinigkeit durch Unterstützung zum Beispiel der Bladeklinge mit Hilfe von Druckschläuchen zu verbessern. Die Ergebnisse sind, insbesondere bei grösseren Bahnbreiten, unbefriedigend.
Bei den Walzeneinrichtungen können die verwendeten Walzen mit der erforderlichen Genauigkeit auch bei grossen Breiten eingestellt werden, die damit erzielten Oberflächenqualitäten entsprechen jedoch häufig nicht den Anforderungen, weil durch die Walze nach Durchlaufen der Zone mit dem höchsten Druck noch eine Nachberührung der Schichtoberfläche unvermeidbar ist. Dies bedingt eine Spaltung der Beschichtung mit mehr oder weniger starken Einbussen an Oberflächenglätte. Je nach Rakeldurchmesser tritt dieser Effekt auch bei diesen Dosiereinrichtungen auf. Demgegenüber weisen die Bladeklingen eine die Streichzone begrenzende scharfe Kante auf und vermeiden so die Nachberührung. Je nach Auftragsgewicht, Bahngeschwindigkeit und Fliessverhalten der Beschichtungsmassen hat sich die eine oder die andere der bekannten Dosiereinrichtungen als besser geeignet erwiesen. In der Praxis haben sich Walzendosierungen bei höheren Strichgewichten besser bewährt, während bei niedrigen Strichgewichten und hohen Bahngeschwindigkeiten Glättschabeeinrichtungen bevorzugt verwendet werden. Mit der Entscheidung über die Installation eines bestimmten Auftrags- und Dosiersystems einer Beschichtungsanlage wurde damit indirekt auch über die optimal herstellbare Produktpalette entschieden. Mit zunehmender Anlagengrösse und damit verbundenen höheren Investitionskosten und dem Einbau der Beschichtungseinrichtungen in Papiererzeugungsanlagen _ erwies sich diese Festlegung als nachteilhaft, weil die von den Abnehmern der beschichteten Papiere geforderte ständige Produktanpassung und die dazu notwendige Flexibilität mit Einzweckaggregaten nicht zu verwirklichen sind.
Die zur Zeit möglichen und üblichen Beschichtungsanlagen können Arbeitsbreiten bis zu 6000 mm aufweisen. Die Arbeitsgeschwindigkeiten und die Auftragsgewichte sind stark von den Sorten und den gewünschten Eigenschaften abhängig; sie betragen beispielsweise für LWC-Papier (LWC ist abgeleitet von light weight coated) bis zu 1200 m/Min. mit Auftragsgewichten bis zu 10 g/m² und Seite; für Karton beispielsweise bis 250 m pro Minute mit Auftragsgewichten von etwa 30 g/m2. je Seite und für sogenannte Kunstdruckpapiere bis 600 m pro Minute mit Auftragsgewichten von etwa 25 g/_M ^2.
Es bestand somit ein dringendes Bedürfnis bei derartigen Anlagen nach Dosiereinrichtungen für Bahnbeschichtungen, mit denen ohne Umrüsten sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten geringe und grössere Auftragsgewichte zu erzielen sind, ohne dass Qualitätseinbussen bei den Oberflächeneigenschaften auftreten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Einstellen von Auftragsgewichten bei Bahnbeschichtungen zur Verfügung zu stellen und ein Verfahren aufzuzeigen, bei dem Papierbahnen mit üblichen Pigmentdispersionen beschichtet werden, wobei durch unterschiedliche Betriebsweisen sowohl niedrige als auch hohe Nassauftragsgewichte mit sehr guten Oberflächenqualitäten erreicht werden.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Beschichten von laufenden Bahnen, beispielsweise Papier oder Karton, bei der ein Überschuss an Beschichtungsmaterial mit einem feststehenden Abstreifer entfernt wird, der auf der Einlaufseite eine gekrümmte Einlaufflanke mit einem scharfkantigen Ende aufweist, das mit vorwählbarem Druck auf der beschichteten Seite gegen eine die laufende Bahn auf der unbeschichteten Seite stützende Walze mit elastischer Oberfläche anpressbar ist und der Abstreifer um eine parallel zur Mittelachse (B) der Stützwalze verlaufenden Achse (D) schwenkbar ist.
Das Kennzeichnende besteht darin, dass der in sich starre Abstreifer als Walzensektor ausgebildet ist, die Eintaufftanke einen Krümmungsradius von 50-200 mm aufweist und das scharfkantige Ende des Abstreifers an die Bahn in einer Linie anpressbar ist, die in einer durch die Mittelachse (B) der Stützwalze und die Drehachse (D) des Abstreifers definierten Ebene liegt.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Beschichten von laufenden Bahnen mit der beanspruchten Vorrichtung, bei denen zunächst ein Überschuss an Beschichtungsmaterial auf die Bahn aufgebracht und anschliessend der Überschuss mit einem feststehenden Abstreifer wieder entfernt wird, oder bei dem der Abstreifer gleichzeitig als Auftragsvorrichtung dient und der Abstreifer in die elastische Oberfläche der Stützwalze eindrückt.
Das Kennzeichnende besteht darin, dass man zum Erzielen niedriger Nassauftragsgewichte die Presszone verkürzt und den Winkel des Einlaufspaltes zwischen Stützwalze und Einlaufflanke des Abstreifers vergrössert, indem man den Abstreifer um seine Drehachse schwenkt, wobei das scharfkantige Ende der Einlaufflanke des Abstreifers 0,5-100 mm aus der Ebene, die Mittelachse (B) der Stützwalze und Drehachse (D) des Abstreifers bilden, nach der dem Einlaufspalt zugewandten Seite entfernt wird, oder dass man zum Erzielen hoher Nassauftragsgewichte die Presszone verlängert, indem man den Abstreifer um seine Drehachse (D) schwenkt, wobei das scharfkantige Ende der Einlaufflanke des Abstreifers 0,5-5,0 mm aus der Ebene, die Mittelachse (B) der Stützwalze und Drehachse (D) des Abstreifers bilden, nach der dem Einlaufspalt abgewandten Seite entfernt wird.
Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Im folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Schnittzeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im Schnitt schematisch eine Ausführungsform einer Dosiereinrichtung mit einer Bahnbeschichtungsanlage.
Fig. 2 zeigt schematisch eine andere mögliche Anordnung von Auftrags- und Dosiereinrichtung.
Fig. 3 zeigt eine Ausführung, bei der mehrere Abstreifer auf einem zylindrischen Walzenkörper angeordnet sind bzw. mehrere als Walzensektoren ausgebildete Abstreifer konstruktiv zu einer Einheit vereinigt sind.

Figur 1: Eine Materialbahn, beispielsweise eine Papier- oder Kartonbahn 1, wird über eine Umlenkwalze 3 an die Stützwalze 2 herangeführt, umschlingt diese und wird über eine weitere Umlenkwalze 3 wieder abgeführt und gelangt in anschliessende Teile der Beschichtungsanlage, beispielsweise einen nicht gezeigten Trockner. Mit Hilfe eines üblichen und bekannten Auftragswerkes 4 wird ein Überschuss an Beschichtungsmasse auf die Bahn aufgebracht und in der Presszone, gebildet von der Stützwalze 2 und dem Abstreifer 5, von der Bahn 1 entfernt und gelangt in eine nicht gezeigte Auffangwanne. Auf der Bahn 1 verbleibt hinter dem Abstreifer 5 die eingestellte Beschichtungsstärke 8. Der Achstabstand der parallelen Achsen, der Mittelachse B, der Stützwalze 2 und der Dreh- oder Schwenkachse D des Abstreifers 5 ist sehr exakt und reproduzierbar einstellbar. Bei der wiedergegebenen Anordnung von Stützwalze und Abstreifer liegen deren Achsen B und D in einer horizontalen Ebene. Dies ist nicht zwingend erforderlich; es sind auch Anordnungen möglich, bei denen die Ebene zwischen den Achsen von der Horizontale abweicht und mehr oder weniger geneigt ist. Dabei kann sowohl die Stützwalze als auch der Abstreifer das jeweils höher liegende Anlagenteil sein. Der Neigungswinkel der Ebene kann bis zu 90° betragen. Aus baulichen Gründen sind jedoch Winkel bis 45° bevorzugt.
Die Stützwalze 2, der vereinfacht als Walzensektor wiedergegebene Abstreifer 5 und das nur beispielhaft und schematisch wiedergegebene Auftragswerk 4 sind in einer stabilen Stuhlung untergebracht, die die erforderlichen Antriebseinrichtungen für das Auftragswerk 4 und die Stützwalze 2 enthalten. Über die beidseitigen Lagerungen des Abstreifers 5 in der Stuhlung ist der Abstand zwischen den Achsen B und D einstellbar. Durch Verringerung dieses Abstandes kann mittels des Abstreifers 5 ein Druck in Richtung auf die Mittelachse B der Stützwalze 2 ausgeübt und eine Presszone zwischen den elastischen Oberfläche der Stützwalze 2 und dem Abstreifer 5 gebildet werden. Die beschichtete Bahn durchläuft diese Presszone, in der die Auftragsstärke eingestellt wird. Der Abstreifer 5 ist um seine Achse D schwenkbar, so dass sowohl das scharfkantige Ende der Einlaufflanke 6 als auch beliebige Stellen der gekrümmten Einlaufflanke 7 des Abstreifers 5 zur Bildung der Presszone in Kontakt mit der Oberfläche der beschichteten Bahn gebracht werden können. Die zur exakten und reproduzierbaren Einstellung des Abstreifers 5 erforderlichen Einrichtungen sind in oder an der Stuhlung untergebracht. Der gewünschte Anpressdruck an die Stützwalze wird über die beidseitigen Enden des Abstreifers 5 mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch erzeugt werden. Derartige Einrichtungen sind bekannt. In der Praxis haben sich pneumatische Anlagen besser bewährt als mechanische oder hydraulische, sie sind deshalb bevorzugt bei der Anwendung in der erfindungsgemässen Vorrichtung.
Figur 2: Bei dieser von Fig. 1 abweichenden Anordnung wird die Materialbahn über eine Umlenkwalze 3 an die Stützwalze 2 herangeführt, umschlingt diese und wird über eine zweite Stützwalze 3 abgeführt. Anstelle eines separaten Auftragswerkes bildet hier der Abstreifer 5 in Kombination mit dem Trog 9 und der Warenbahn 1 die Auftragsstation, in der gleichzeitig mittels des Abstreifers 5 auch die Regulierung der Auftragsstärke des Beschichtungsmaterials erfolgt.
Nach Passieren der Presszone zwischen dem Abstreifer 5 und der Stützwalze 2 ist auf der Bahn nur die eingestellte Auftragsstärke vorhanden.
An sich ist die Form des Querschnitts des Abstreifers frei wählbar, erforderlich ist nur ein solcher Querschnitt, der auch bei Arbeitsbreiten von 3000-5000 mm einen in sich starren Abstreifer ergibt und der eine gekrümmte Einlaufflanke mit einem scharfkantigen Ende und eine Drehachse aufweist. Eine bevorzugte Ausbildungsform des Abstreifers 5 ist die als Sektor einer Walze mit der Drehachse D, der gekrümmten Einlaufflanke 7 und dem scharfkantigen Ende 6. Der Krümmungsradius der Einlaufflanke 7 kann zwischen 30 und 500 mm betragen. Bevorzugt werden Radien von 50 bis 200 mm. Ganz besonders bewährt haben sich Radien von 75 bis 130 mm.
Bei einer nicht gezeigten besonderen Ausführungsform des Abstreifens 5 wird das scharfkantige Ende 6 der Einlaufflanke 7 mit Hilfe einer auswechselbaren Hartmetallschiene gebildet. In diesem Falle ist die eine Seite der Schiene entsprechend dem Krümmungsradius der Einlaufflanke angeschliffen, um Diskontinuitäten in der Einlaufflanke zu vermeiden. Bewährt haben sich 10 mm dicke Schienen aus Edelstahl, es können jedoch auch andere korrosionsbeständige Materialien verwendet werden, wenn sie ausreichend hart und abrasionsfest sind, beispielsweise entsprechende Kunststoffe.
Figur 3: Diese Ausführungsform, bei der mehrere Abstreifer 5 zu einer Einheit vereinigt sind, bietet den Vorteil, dass die einzelnen Abstreifer 5 nicht nur gleiche, sondern auch unterschiedlich gekrümmte Einlaufflanken 7 aufweisen können. Auf einem zylindrischen Körper 12, beispielsweise einem Walzenkörper, sind mehrere Abstreifer 5 angeordnet. Vorteilhaft sind diese Abstreifer gleichmässig über die Oberfläche des Walzenkörpers verteilt. Symmetrische Anordnungen sind bevorzugt, jedoch nicht Bedingung. Der Radius des Walzenkörpers wird zweckmässigerweise so gross gewählt, dass er mit dem grössten gewünschten Krümmungsradius der Einlaufflanken 7 identisch ist. Dadurch bildet ein Teil der Walzenkörperoberfläche die Einlaufflanke 7 eines oder mehrerer Abstreifer 5. Die scharfkantigen Enden der Einlaufflanken 6 aller auf dem Walzenkörper 12 angeordneten Abstreifer 5 haben gleichen Abstand von der Drehachse D des Walzenkörpers. Erwünschte kleinere Krümmungsradien eines Teiles der Abstreifer 5 werden durch entsprechendes Ausarbeiten der Einlaufflanken 7 hergestellt, ohne dass dabei der Abstand der Kanten 6 von der Walzenmitte verändert werden muss. Durch Schwenken um die Drehachse D lässt sich jeweils der benötigte Abstreifer 5 mit seinem scharfkantigen Ende 6 in die Arbeitsposition gegenüber der Stützwalze bringen. Diese Ausführungsform ermöglicht es, ohne grössere Betriebsunterbrechungen, durch einfaches Schwenken des Walzenkörpers um seine Drehachse D den Abstreifer 5 auszuwechseln. Ein solcher Wechsel kann zum Beispiel erforderlich sein, wenn das scharfkantige Ende 6 der gekrümmten Einlaufflanke 7 defekt oder verschmutzt ist. Es kann aber auch bei Produktwechsel zur Veränderung des Auftragsgewichtes ein anderer Krümmungsradius der Einlaufflanke 7 des Abstreifers erforderlich sein. Bei dem eben beschriebenen Aufbau einer Einheit mit mehreren Abstreifern 5 ist in diesem Falle kein Umbau erforderlich, es genügt ein Schwenken des Walzenkörpers, um den benötigten Abstreifer 5 in die Arbeitsposition zu bringen.
Die bei dieser Ausführungsform verwendeten Krümmungsradien der Einlaufflanken sind die gleichen wie bei der Ausbildung der Abstreifer als Walzensektoren und liegen zwischen 30 und 500 mm. Der Radius der nicht in Fig. 3, sondern in Fig. 1 und 2 wiedergegebenen Stützwalze 2 beträgt je nach Arbeitsbreite 150-500 mm, wobei in der Regel grössere Arbeitsbreiten grössere Radien erfordern, um Durchbiegungen zu vermeiden. Die Stützwalze weist auf einem harten Kern einen elastischen Belag auf. Dafür geeignet sind synthetische Kautschuktypen oder synthetische Polymere mit der notwendigen Elastizität. Die Oberflächenhärte der Stützwalze kann nach verschiedenen Messmethoden bestimmt werden. Gebräuchlich sind Plastometer nach Pusey und Jones (P + J-Einheiten, gemessen mitder%"-Kugel) oder Shore-Härtemessgeräte (Shore A, gemessen mit Kegelstumpf). Die Oberflächenhärte der Stützwalze soll zwischen 74 und 34 Einheiten Shore A (= 60-197 P + J) liegen. Bevorzugt werden 56-41 Shore A (= 108-160 P + J). Ganz besonders bevorzugt sind 50-44 Shore A (= 127-149 P+J). Die bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens, bei denen der Abstreifer um seine Drehachse geschwenkt wird, ermöglichen die Einstellung des Auftragsgewichtes in einem besonders grossen Bereich.
Für ein hohes Auftragsgewicht sind ein möglichst flacher Einlaufspalt und eine Verlängerung der Presszone zwischen Abstreifer und Stützwalze erforderlich. Um dies zu erreichen wird die Kante des Abstreifers nach der dem Einlaufspalt abgewandten Seite auf der Ebene, die Mittelachse B der Stützwalze und Drehachse D des Abstreifers bilden, entfernt. Dazu erfolgt das Schwenken des Abstreifers so, dass die Kante nach der dem Einlaufspalt abgewandten Seite aus der Ebene entfernt wird. Es ist nur ein geringer Abstand, bis etwa 5 mm, ohne Einbussen an Qualität der Strichoberfläche möglich. Bei stärkerem Drehen des Abstreifers in der genannten Richtung tritt das bei Walzendosierung vorhandene, erfindungsgemäss zu vermeidende Nachberühren der Abstreiferoberfläche mit der feuchten Strichoberfläche ein. Die dabei zwangsläufig auftretenden Ablöseerscheinungen erzeugen in der Strichoberfläche Rillen und es entsteht eine grobwolkige Durchsicht der Beschichtung. Bei der erfindungsgemässen Verfahrensführung werden bei vorgegebenem Krümmungsradius der Einlaufflanke des Abstreifers die höchsten Nassauftragsgewichte erreicht. Das Auftragsgewicht ist aber auch noch vom Anpressdruck des Abstreifers, den Eigenschaften des zu beschichtenden Materials, beispielsweise dem Rohpapier, von den Eigenschaften der Beschichtungsmasse und der Maschinengeschwindigkeit abhängig. Für ein möglichst niedriges Auftragsgewicht sind ein steiler Einlaufspalt und eine kurze Presszone erforderlich. Um dies zu erreichen, wird der Abstreifer um seine Achse gedreht und die Kante, d. h. das scharfkantige Ende der Einlaufflanke, aus der Ebene der Achsen von Stützwalze und Abstreifer nach der dem Einlaufspalt zugewandten Seite entfernt. Der Abstand der Kante von der Ebene kann 0,5-100 mm betragen. Im Normalfall reichen aber bei vorgegebenem Krümmungsradius und konstantem Anpressdruck des Abstreifers beispielsweise etwa 50 mm aus, um das Auftragsgewicht von 30 g/m² und Seite auf 7 g/m² und auch weniger zu erniedrigen. Von Einfluss ist dabei auch die Oberflächenhärte der Stützwalze. Bei härteren Oberflächen mit entsprechend geringer Einpresstiefe des Abstreifers entsteht eine kürzere Presszone, so dass der für eine bestimmte Gewichtsreduzierung erforderliche Abstand der Kante von der Ebene kleiner ist als bei weicheren Stützwalzenoberflächen. Neben dem Anpressdruck wird die Hauptwirkung durch Vergrösserung des Einlaufwinkels des Dosierspaltes erzielt. Je grösser der Winkel, d. h. je steiler der Abstreifer angreift, desto geringer ist bei sonst unveränderten Parametern das Auftragsgewicht.
Neben den Verfahrensparametern kann der Winkel durch entsprechende Wahl des Krümungsradius der Einlaufflanke des Abstreifers und auch durch eine Anordnung von Stützwalze und Abstreifer, bei der die Achsen in einer schiefen Ebene liegen, beeinflusst werden. Diese Einflussmöglichkeiten werden jedoch beim Bau der Anlage ausgeschöpft und sind dann nicht mehr beliebig variabel. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der mehrere Abstreifer auf einem zylindrischen Körper angeordnet sind, erweist sich diesbezüglich als besonders vorteilhaft, weil dabei mehrere unterschiedliche Krümmungsradien ohne grösseres Umrüsten zur Verfügung stehen.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird an dem folgenden Beispiel näher beschrieben: Ein sogenanntes Streichrohpapier mit einem Flächengewicht von 75 g/m² soll A) mit 7 g/m² bzw. B) mit 25 g/m² einer Beschichtungsmasse folgender Zusammensetzung beschichtet werden:
Die Streichfarbe enthält ferner die erforderlichen Anteile an Dispergierhilfsmittel, Entschäumer und weiteren üblichen Zusätzen.
Die Beschichtungsanlage hat die in Fig. 1 wiedergegebene Anordnung. Die Bahnbreite beträgt 315 cm. Als Abstreifer wird die Ausbildung gemäss Fig. 3 verwendet, wobei 4 Abstreifer gleichen Krümmungsradius (150 mm) auf dem Walzenkörper angeordnet sind. Die Stützwalze hat einen Durchmesser von 800 mm, die Oberflächenhärte beträgt 46 Shore A (140 P+J Einheiten).
Bei einer Bahngeschwindigkeit von 500 m/Min. wird zunächst mittels einer üblichen Tauchwalze ein Überschuss an Beschichtungsmaterial aufgebracht und durch den Abstreifer wieder entfernt. Dazu wird das scharfkantige Ende des Abstreifers an die beschichtete Bahnoberfläche so stark angepresst, dass der sich aufbauende hydrodynamische Druck des Beschichtungsmaterials überwunden wird und eine Presszone unter Eindrücken der elastischen Oberfläche der Stützwalze gebildet wird. Aufgrund dieser Elastizität entsteht zwischen der Stützwalzenoberfläche und der Abstreiferkante im Betriebszustand ein Spalt, den die beschichtete Bahn mit einer definiert einstellbaren Auftragsstärke passiert. Je nach Ausdehnung der Presszone und Anpressdruck verbleibt nur die gewünschte Auftragsstärke auf der Bahn. Dabei bewirken höherer Druck und kurze Presszone abnehmende Beschichtungsstärke. Umgekehrt führen längere Presszonen oder geringerer Druck zu hohen Auftragsgewichten.
Eine kurze Presszone wird dadurch erreicht, dass das scharfkantige Ende des Abstreifers an den in der aus der Mittelachse der Stützwalze und der Drehachse des Abstreifers gebildeten Ebene liegenden Punkt an die Bahnoberfläche so stark angepresst wird, dass die Stützwalzenoberfläche eingedrückt wird. Je nach Krümmungsradius der Einlaufflanke des Abstreifers entsteht eine kürzere oder längere Presszone, wobei kleinere Radien die Presszone verkürzen. Bei vorgegebenem Radius kann die Presszone noch weiter verkürzt werden, indem man den Abstreifer um seine Drehachse schwenkt, wobei das scharfkantige Ende der Einlaufflanke des Abstreifers aus der Ebene, die Mittelachse der Stützwalze und Drehachse des Abstreifers bilden, nach der Seite des Einlaufspaltes entfernt wird. Dadurch wird der Winkel des Einlaufspaltes zwischen Stützwalze und Einlaufflanke des Abstreifers vergrössert. Die Vergrösserung hat die gleiche Wirkung wie die Verringerung des Krümmungsradius der Einlaufflanke des Abstreifers.
Eine Verlängerung der Presszone bei vorgegebenem Krümmungsradius der Einlaufflanke wird dadurch erreicht, dass man den Abstreifer um seine Drehachse schwenkt, wobei das scharfkantige Ende der Einlaufflanke aus der Ebene, die Mittelachse der Stützwalze und Drehachse des Abstreifers bilden, nach der dem Einlaufspalt abgewandten Seite entfernt wird. Die vorstehend aufgeführten Möglichkeiten der Einstellung des Strichgewichtes, zu dem als zusätzlicher Parameter noch in gewissen Grenzen der Anpressdruck kommt, zeigen den grossen und überraschenden Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens und der dazu geeigneten Vorrichtung.
Das niedrige Auftragsgewicht A) von 7 g/m² ist eine Menge, zu dessen Dosierung sich das bekannte Blade als besonders geeignet erwiesen hat. Dieser Abstreifertyp entwickelt seine Vorzüge bei steilem Anstellwinkel der Klinge und hohem Anpressdruck. Eine vergleichbare Wirkung wird erfindungsgemäss nun dadurch erreicht, dass eine kurze Presszone gebildet wird, indem das Ende der Abstreiferflanke ca. 40 mm aus der Ebene der Drehachsen nach der Seite des Einlaufspaltes entfernt wird. Bei einem pneumatisch an den seitlichen Enden des Abstreifers in der Stuhlung gegen die Stützwalze erzeugten Anpressdruck von 3 kg/cm (29,4 N/cm; Liniendruck) wird im vorliegenden Fall ein Nassauftrag erreicht, der im getrockneten Zustand (6% Feuchte) 7 g/cm² beträgt. Das Auftragsgewicht wurde zur Kontrolle jeweils auf gleicher Bahnhöhe an den Aussenkanten und in der Bahnmitte ermittelt. Mittelwerte aus mehreren Messungen ergaben:

Bahnaussenkanten 7,0 g/m² und 7,1 g/m², Bahnmitte 7,0 g/m².

Die maximalen Abweichungen der Einzelmessungen untereinander betrugen 0,5 g. Diese Auswertung zeigt die gute Gewichtskonstanz quer zur Bahn.
Das höhere Auftragsgewicht B) von 25 g/m² ist eine Menge, zu dessen Dosierung sich ein Blade wegen des erforderlichen geringen Anstellwinkels und des niedrigen Anpressdruckes weniger gut eignet. Üblicherweise werden dafür andere Auftragseinrichtungen benötigt, beispielsweise ein Walzenauftragswerk. Erfindungsgemäss wird nun mit der gleichen Dosiereinrichtung, mit der ein niedriges Auftragsgewicht erreicht wurde, durch Verlängerung der Presszone auch ein höheres Beschichtungsgewicht möglich, ohne das nicht akzeptierbare Gewichtsschwankungen quer zur Bahn auftreten. Die hohen Qualitätsanforderungen haben den tolerierbaren Bereich der Gewichtsabweichung sehr stark eingeengt. Aus Gründen der Rationalisierung sind die Arbeitsbreiten der Anlagen ständig vergrössert worden, wobei mit den herkömmlichen Dosiereinrichtungen Gewichtsabweichungen quer zur Bahn zwangsläufig in Kauf genommen werden mussten. Dieser Nachteil wird nun durch die Erfindung überwunden. Zur Vergrösserung der Presszone wird das scharfkantige Ende der Einlaufflanke des Abstreifers ca. 0,5 mm aus der Ebene der Drehachsen nach der dem Einlaufspalt abgewandten Seite entfernt. Dadurch wird eine Wirkung des Abstreifers erzielt, die mit einem Walzenauftragswerk vergleichbar ist. Bei einem an den seitlichen Enden des Abstreifers in der Stuhlung gegen die Stützwalze erzeugten Anpressdruck von 3 kg/cm (29,4 N/cm; Liniendruck) wird im vorliegenden Fall ein Nassauftrag erreicht, der im getrockneten Zustand (6% Feuchte) 25 g/m² beträgt. Das Auftragsgewicht wurde zur Kontrolle jeweils auf gleicher Bahnhöhe an den Aussenkanten und in der Bahnmitte ermittelt. Mittelwerte aus mehreren Messungen ergaben:

Bahnaussenkasten 25 g/m² und 24 g/m²,
Bahnmitte 24 g/_m ².

Die maximalen Abweichungen der Einzelmessungen untereinander betrugen 2 g. Diese Auswertung zeigt die gute Gewichtskonstanz quer zur Bahn,
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass unabhängig vom gewünschten Auftragsgewicht stets ein solcher Anpressdruck wählbar ist, der eine exakte Ausbildung des Spaltes quer zur Bahn auch bei grösseren Arbeitsbreiten ermöglicht. Voraussetzung dafür ist die richtige Elastizität der Stützwalzenoberfläche, die ein so starkes Anpressen des Abstreifers ermöglichen muss, dass durch Verformung der Stützwalzenoberfläche eine stabile und quer zur Bahn exakt gleiche Presszone ausgebildet wird und weiterhin der in sich starre Abstreifer. Der Anpressdruck sollte mit Rücksicht auf den konstruktiven Aufwand von Abstreifer, Stützwalze und deren Lagerungen in der Stuhlung möglichst niedrig sein. Er muss jedoch so gross sein, dass mindestens der sich bei den heute üblichen Bahngeschwindigkeiten bis zu 1200 m/Min. aufbauende hydrodynamische Druck der Beschichtung kompensiert wird. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass mit nur einer Vorrichtung stark unterschiedliche Auftragsgewichte mit geringeren Schwankungen als bisher üblich, insbesondere bei grossen Arbeitsbereichen möglich sind. Dabei werden Qualitäten in Oberfläche und Durchsicht der Beschichtung erreicht, wie sie bisher nur mit unterschiedlichen, an hohe oder niedrige Auftragsgewichte speziell angepasste Dosiereinrichtungen möglich waren.
Der Vorteil des erfindungsgemäss in sich starren Abstreifers besteht darin, dass er nicht nur ohne grössere Schwierigkeiten mit der erforderlichen Genauigkeit herstellbar ist, sondern auch mit grosser Genauigkeit und Reproduzierbarkeit quer zur Bahn einstellbar ist. Der sich während des Betriebes zwischen Stützwalze und Abstreifer ausbildende Dosierspalt ist an jeder Stelle quer zur Bahn gleich dick und ermöglicht geringere Abweichungen vom Sollgewicht, als es mit den bisher bekannten Dosiereinrichtungen möglich war.
Die Vorrichtung ist selbstverständlich auch zur Dosierung nicht pigmenthaltiger Beschichtungsmassen geeignet.

Claims

1. Vorrichtung zum Beschichten von laufenden Bahnen (1) beispielsweise Papier oder Karton, bei der ein Überschuss an Beschichtungsmaterial mit einem feststehenden Abstreifer (5) entfernt wird, der auf der Einlaufseite eine gekrümmte Einlaufflanke (7) mit einem scharfkantigen Ende (6) aufweist, das mit vorwählbarem Druck auf der beschichteten Seite gegen eine die laufende Bahn (1) auf der unbeschichteten Seite stützende Walze (2) mit elastischer Oberfläche anpressbar ist, und der Abstreifer (5) um eine parallel zur Mittelachse (B) der Stützwalze (2) verlaufende Achse (D) schwenkbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der in sich starre Abstreifer (5) als Walzensektor ausgebildet ist, die Einlaufflanke (7) einen Krümmungsradius von 50-200 mm aufweist und das scharfkantige Ende (6) des Abstreiters (5) an die Bahn in einer Linie anpressbar ist, die in einer durch die Mittelachse (B) der Stützwalze (2) und die Drehachse (D) des Abstreifers (5) definierten Ebene liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der in sich starre Abstreifer (5) ein Walzenkörper (12) ist, auf dessen Oberfläche in gleichmässiger Anordnung mehrere Abstreifer (5) ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1-2,
dadurch gekennzeichnet, dass das scharfkantige Ende (6) der Einlaufflanke (7) der Abstreifer (5) mit Hilfe einer Hartmetallschiene gebildet ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-3 dadurch gekennzeichnet, dass

a) der Radius der Stützwalze (2) 150-500 mm beträgt und

b) die Härte der elastischen Oberfläche der Stützwalze (2) 74-34 Einheiten Shore A beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Härte der elastischen Oberfläche der Stützwalze (2) 56-41 Einheiten Shore A beträgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Härte der elastischen Oberfläche der Stützwalze (2) 50-44 Einheiten Shore A beträgt.

7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1-6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Krümmungsradius der Einlaufflanke (7) des Abstreifers (5) 75-130 mm beträgt.

8. Verfahren zum Beschichten von laufenden Bahnen mit einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-7, bei dem zunächst ein Überschuss an Beschichtungsmaterial auf die Bahn aufgebracht und anschliessend der Überschuss mit einem feststehenden Abstreifer wieder entfernt wird, oder bei dem der Abstreifer gleichzeitig als Auftragsvorrichtung dient und der Abstreifer in einer Presszone die elastische Oberfläche der Stützwalze eindrückt,
dadurch gekennzeichnet, dass
man zum Erzielen hoher Nassauftragsgewichte die Presszone verlängert, indem man den Abstreifer um seine Drehachse (D) schwenkt, wobei das scharfkantige Ende der Einlaufflanke des Abstreifers 0,5-5,0 mm aus der Ebene, die Mittelachse (B) der Stützwalze und Drehachse (D) des Abstreifers bilden, nach der dem Einlaufspalt abgewandten Seite entfernt wird.

9. Verfahren zum Beschichten von laufenden Bahnen mit einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-7, bei dem zunächst ein Überschuss an Beschichtungsmaterial auf die Bahn aufgebracht und anschliessend der Überschuss mit einem feststehenden Abstreifer wieder entfernt wird, oder bei dem der Abstreifer gleichzeitig als Auftragsvorrichtung dient und der Abstreifer in einer Presszone die elastische Oberfläche der Stützwalze eindrückt,
dadurch gekennzeichnet, dass
man zum Erzielen niedriger Nassauftragsgewichte die Presszone verkürzt und den Winkel des Einlaufspaltes zwischen Stützwalze und Einlaufflanke des Abstreifers vergrössert, indem man den Abstreifer um seine Drehachse schwenkt, wobei das scharfkantige Ende der Einlaufflanke des Abstreifers 0,5-100 mm aus der Ebene, die Mittelachse (B) der Stützwalze und Drehachse (D) des Abstreifers bilden, nach der dem Einlaufspalt zugewandten Seite entfernt wird.