EP0109521B1 - Vorrichtung zum Beschichten laufender Materialbahnen - Google Patents

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EP0109521B1
EP0109521B1 EP83109879A EP83109879A EP0109521B1 EP 0109521 B1 EP0109521 B1 EP 0109521B1 EP 83109879 A EP83109879 A EP 83109879A EP 83109879 A EP83109879 A EP 83109879A EP 0109521 B1 EP0109521 B1 EP 0109521B1
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EP
European Patent Office
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doctor
strip
face
web
doctor strip
Prior art date
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Expired
Application number
EP83109879A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0109521A1 (de
Inventor
Herbert Sommer
Gerhard Wohlfeil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jagenberg AG
Original Assignee
Jagenberg AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Jagenberg AG filed Critical Jagenberg AG
Priority to AT83109879T priority Critical patent/ATE24850T1/de
Publication of EP0109521A1 publication Critical patent/EP0109521A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0109521B1 publication Critical patent/EP0109521B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
    • D06B15/00—Removing liquids, gases or vapours from textile materials in association with treatment of the materials by liquids, gases or vapours
    • D06B15/08—Removing liquids, gases or vapours from textile materials in association with treatment of the materials by liquids, gases or vapours by scraping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/02—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface ; Controlling means therefor; Control of the thickness of a coating by spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to the coated surface
    • B05C11/023—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0254—Coating heads with slot-shaped outlet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C9/00—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important
    • B05C9/04—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important for applying liquid or other fluent material to opposite sides of the work

Definitions

  • the invention relates to a device for applying coating material in a controllable application thickness to a material web running over a support roller with the aid of a slot nozzle extending over the width of the material web with a pre-metering gap, a metering chamber extending over the width of the material web and a metering chamber which delimits the latter. seen in the direction of web travel, rear return lip and a front dosing lip.
  • Such a device is known for example from DE-PS 23 59 413. With this known device an excess application is achieved by a rigidly adjustable metering gap in the area of the metering lip.
  • the metering gap has to be adjusted very finely, an adaptation to the web speed and the rheology of the coating medium being required in each case.
  • a slot nozzle is arranged at a distance from the material web and the coating medium is sprayed against the material web from below without being able to be finely metered.
  • the viscosity and solids content of the coating medium are limited here. Fine adjustment of the slot of the slot nozzle is complicated. Furthermore, there is always an uneven surface on the application.
  • the fine metering is carried out upstream of the web by a separate doctor device.
  • a further coating device in which a support roller is wrapped in a material web on which a coating chamber acts on the underside.
  • This coating chamber consists of a rigid, inlet-side sealing and outlet-side working blade, which together form a frame construction and can be pressed or removed from the support roller with the aid of a working cylinder.
  • Such a coating device has the disadvantage that, on the one hand, owing to the inelastic blades, it cannot respond to fluctuations in web profit which run transversely to the material web and, on the other hand, does not have the option of individually adjusting the blades on the inlet and outlet sides
  • the invention has for its object to provide a device of the type described above, with which a sensitive change of the application weight with the highest coating quality is made possible with simple means.
  • the pre-metering gap is adjustable and the squeegee is guided with low friction on at least one drain-side flat sliding surface of the metering lip forming squeegee bed and is designed to be flexible in the area of the end face and tear-off edge and that the pressure medium is also designed to be elastic and between the doctor bar and the doctor bed is arranged.
  • the squeegee strip which is guided with little friction in the squeegee bed, permits extremely sensitive regulation of the application weight of the coating, the elastic pressure medium acting directly on the squeegee strip, which is flexible in the region of its end face. This results in an extremely uniform coating of the material web.
  • a hydrodynamic pressure is built up in the wedge gap between the geometrically stable end face of the squeegee strip, which leads to a state of equilibrium with the pressure in the elastic pressure medium.
  • the sharp-edged tear-off edge on the trailing edge of the end face of the squeegee strip ensures a high smoothing value and an application free of so-called tension lines, while the formation of the end face with great wear resistance, among other things.
  • the inventive design and arrangement of the squeegee on the dosing lip also make additional devices for adapting the profile of the squeegee to irregularities in the support roller over which the material web runs and the material web itself along the coating width unnecessary.
  • the coefficient of friction between the squeegee bar and the squeegee bed is advantageously approximately li ⁇ 0.1.
  • the friction of the squeegee bar against the squeegee holder is negligibly small compared to the contact pressure of the squeegee bar against the coated web.
  • the squeegee strip or squeegee bed is expediently made of steel, stainless steel or coated aluminum at least in the area of the sliding surface and the squeegee bed or squeegee strip is made of gunmetal, Teflon-coated, hard nickel-coated or hard-anodized at least in the area of the sliding surface.
  • the desired coefficient of friction can be achieved by such material pairings.
  • the end face of the squeegee strip is advantageously formed, starting from the tear-off edge, concavely curved at least in its area with a radius of curvature R> backup roller radius.
  • Such a design of the end face is particularly expedient when using an excess application with subsequent final metering by a separate unit is worked.
  • the end face of the squeegee strip is convexly curved at least in its area with a radius of curvature R of 4 mm ⁇ R 4 ⁇ , preferably 5 mm ⁇ R 4 250 mm, further preferably 20 mm R ⁇ 50 mm.
  • This design of the end face is provided for an integrated unit in which the dosing lip already produces the finished dosing.
  • the end face is expediently shaped by facet grinding, which leads to particularly simple manufacture.
  • the end face expediently has a width between 8 mm and 60 mm.
  • the width of the end face is determined by how high the application weight should be. The higher the application weight, the lower the hydrodynamic pressure and the wider the end face and thus the wedge gap in length and the smaller the wedge angle in order to achieve a stable state of equilibrium.
  • a spacer can advantageously be inserted between the start-side surface of the squeegee strip and squeegee bed.
  • the slot nozzle is expediently pivotable about the tear-off edge of the squeegee strip in order to be able to change the wedge angle.
  • the tear-off edge of the squeegee strip can be ground to improve its effect.
  • the squeegee can be made of polytetrafluoroethylene, which makes incisions unnecessary.
  • the squeegee can alternatively be made of rubber-elastic material and have a wear-resistant insert or attachment on the end face.
  • the end face of the squeegee strip advantageously has a Vickers hardness greater than 600 HV.
  • the end face of the squeegee is suitably chrome-plated, surface or case-hardened, nitrided, coated by spraying on oxide ceramics, anodized, hard-coated or hard-nickel plated for aluminum.
  • its end face can also be formed by an insert piece of high wear resistance inserted into the squeegee strip.
  • the elastic pressure medium preferably a pressure hose, expediently acts between a surface of the doctor bed that is substantially perpendicular to the sliding surface and a surface of the doctor bar that is essentially parallel to this.
  • the pressure medium and the squeegee strip can also be formed in one piece.
  • another sealing elastic pressure medium preferably a pressure hose, is advantageously arranged between the start-side surface of the squeegee strip and the squeegee bed:
  • This further sealing elastic pressure medium prevents the penetration of coating medium between the squeegee holder and the squeegee strip.
  • the stable position of the squeegee strip achieved in this way can be fixed by increasing the pressure in the further sealing elastic pressure medium.
  • the further pressure medium and the squeegee can advantageously be formed in one piece.
  • the pre-metering gap is at a distance of less than 10 mm from the web to be coated.
  • the coating medium can be brought into the metering gap between the metering lip and the web like a fountain.
  • the backup roller advantageously has a rubber-elastic surface, the hardness of which is preferably 60 ⁇ Shore A 4 95.
  • two slot nozzles with mutually facing end faces of the doctor blades with different radii of curvature with different coating can be arranged.
  • a fixed ratio for the application weight can be set on both sides. It is understood that in this case no support roller is required and provided for guiding the coated material web in the coating area.
  • the same radii are chosen for the same application weight on both sides.
  • the device for metering coating medium shown schematically in FIG. 1, onto a material web 1 running in the direction of arrow A over a support roller 2 has a slot nozzle 21 which extends across the width of the material web 1.
  • the slot nozzle 21 consists of a distributor pipe 22, an elongated, width-adjustable pre-metering gap 23, a metering lip which is formed as a doctor bed 3 and adjoins the pre-metering gap 23 and a return lip 24 which also adjoins the pre-metering gap 23.
  • the metering lip and return lip form a metering chamber 25.
  • the return lip 24 at the web inlet of the slot nozzle 21 prevents the air boundary layer from penetrating.
  • the doctor bed 3 has a stop bar 26 with a flat sliding surface 4, against which a doctor bar 6 rests and is guided in a sliding manner.
  • the doctor blade 6 has an end face 7 pressed against the coated web 1 with a sharp-edged tear-off edge 8. With the aid of a pressure medium in the form of a pressure hose 9 between the doctor bed 3 and doctor bar 6, the doctor bar 6 is variably pressed against the material web 1 to be coated.
  • the squeegee bar 6 can be freely moved along the sliding surface 4 of the squeegee bed 3 or the stop bar 26 within selectable limits, ie it can expand without hindrance.
  • the doctor blade 6 has in the area of the end face 7 and tear-off edge 8, relative to an axis perpendicular to the tear-off edge 8 and parallel to the coated web 1, a relatively low area moment of inertia 1, which is preferably in the range between 200 mm 4 and 7000 mm 4 .
  • Such an area moment of inertia I can be achieved, for example, by providing, as shown in FIG.
  • equidistant incisions 10 along the length of the squeegee strip 6 the cross-section of the strip measuring up to a small distance from the tear-off edge 8 over the entire length of the squeegee strip 6 remains constant.
  • the flexural softness of the squeegee bar 6 achieved in this way can alternatively be achieved by suitable choice of material or by a correspondingly low height of the squeegee bar 6.
  • the end face 7 of the squeegee strip 6 is convexly or concavely curved, starting from the tear-off edge 8.
  • the end face 7 either has a concave contour with a radius of curvature R greater than the support roller radius (preferably for application of excess weft with subsequent finished metering in a separate unit) or a convex curvature with a radius of curvature R of 4 mm ⁇ R ⁇ ⁇ , preferably 5 mm ⁇ R ⁇ 250 mm, more preferably 20 mm ⁇ R 4 50 mm (preferably for finished dosing in an integrated unit).
  • the curvature R is selected depending on the target application weight range and the rheological properties of the application medium.
  • the squeegee strip 6 also has a surface with a Vickers hardness greater than 600HV, at least in the region of the curved end face 7, in order to obtain a high wear resistance of the end face 7.
  • the end face 7 of the squeegee strip 6 can be chrome-plated, surface-hardened or case-hardened, nitrided, coated by spraying on oxide ceramics, anodized, hard-coated or hard-nickel plated for aluminum.
  • the tear-off edge 8 of the squeegee strip 6 is designed to be absolutely straight and sharp-edged, as a result of which an extremely good surface smoothness of the coat application is achieved. A further improvement in the tear-off behavior can be achieved, for example, by grinding the tear-off edge 8.
  • Another possibility to improve the wear resistance of the end face 7 of the doctor blade 6 is that the end face 7 is formed by an insert of high wear resistance.
  • a further sealing elastic pressure medium in the form of a pressure hose 28 which on the one hand seals the squeegee bed 3 and squeegee strip 6 against one another and on the other hand is used to fix an achieved stable position of the squeegee strip 6 by increasing the pressure can be.
  • the geometry of the end face 7 of the squeegee strip 6 always remains constant with the described squeegee strip 6, regardless of the respective contact pressure. Since the contact pressure in addition to the formation of the end face 7, i.e. the size of the curvature R, the web speed, the rheology of the coating medium and the physical properties of the material web 1 is an essential parameter, and this contact pressure, on the other hand, does not change the geometry of the end face 7, the quality of the coating can be kept completely constant at different contact pressures .
  • An air pressure hose 9 is used as the elastic pressure medium for applying the contact pressure in the described device. Due to its flexibility, the pressure hose ensures that the squeegee strip 6 is pressed evenly over the working width against the material web 1 running on the support roller 2.
  • the line pressure applied via the hose pressure keeps the hydrodynamic pressure under the end face 7 of the squeegee strip 6 in the wedge gap.
  • the pressure hose 9 is designed so that its forces can only be supported against the rear surface 15 of the squeegee strip 6 and an impression surface 16 in the squeegee bed 3 which is essentially parallel to the latter.
  • the pressure hose 28 presses against the surface 27 of the squeegee strip 6 and can hold the squeegee strip 6 in a stable position once it has been set at a correspondingly high pressure.
  • the pressure hoses 9 and 28 and optionally also the squeegee strip 6 can be formed in one piece, it must be ensured that this unit has the required flexural softness on the one hand and the end face 7 on the other hand has sufficient wear resistance.
  • the material pairing between the doctor bed 3 or the stop bar 26 and the doctor bar 6 is to be selected so that the lowest possible frictional forces build up when the doctor bar 6 is displaced, which counteract the contact pressure of the pressure hose 9 and thus lead to hysteresis behavior when regulating the application weight could.
  • the inevitable shear stress condition in the application gap creates normal forces on the squeegee strip 6, which the air pressure in the pressure hose 9 maintains equilibrium. If the coefficient of friction u between squeegee bar 6 and squeegee bed 3 or stop bar 26 is selected to be less than or equal to 0.1, the frictional forces that occur are negligibly small compared to the contact pressure.
  • the slot nozzle 21 is expediently pivotable about the tear-off edge 8. Furthermore, the metering lip formed by the doctor bed 3 is expediently pivotable as a whole. The pivoted position is shown in Fig. 2.
  • FIG 3 shows an embodiment of the device according to the invention, in which a relatively narrow squeegee strip 6 is used.
  • an additional spacer 29 is provided in order to be able to exchange this narrow squeegee strip 6 for a wider squeegee strip.
  • Fig. 6 shows an arrangement for coating a material web 1 on both sides.
  • a further slot nozzle 21 is arranged opposite the first slot nozzle 21 in such a way that the end faces 7 of both squeegee strips 6 face each other and the squeegee strips 6 the material web 1 on the same Touch height with their tear-off edges 8.
  • Different application weights can be set by forming different radii of curvature of the end faces 7 of the two squeegee strips 6.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufbringen von Beschichtungsmaterial in regelbarer Auftragsstärke auf eine über einer Stützwalze laufende Materialbahn mit Hilfe einer sich über ddie Breite der Materialbahn erstreckenden Schlitzdüse mit einem Vordosierspalt, einer sich über die Breite der Materialbahn erstreckenden Dosierkammer sowie einer letztere begrenzenden, in Bahnlaufrichtung gesehen, hinteren Rücklauflippe und einer vorderen Dosierlippe. die mit einer durch ein Druckmittel an die Materialbahn andrückbaren Rakelleiste ausgebildet ist, deren der zu beschichtenden Materialbahn zugekehrte, einen rechteckigen Umriß aufweisende, verschließfeste Stirnfläche mit der Materialbahn einen sich unabhängig vom Anpreßdruck verengenden Keilspalt und deren Ablaufkante eine geradlinige und scharfkantige Abrißkante bildet.
  • Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE-PS 23 59 413 bekannt. Mit dieser bekannten Vorrichtung wird ein Oberschußauftrag durch einen starr justierbaren Dosierspalt im Bereich der Dosierlippe erzielt. Der Dosierspalt muß sehr fein justiert werden, wobei jeweils eine Anpassung an die Bahngeschwindigkeit und die Rheologie des Beschichtungsmediums erforderlich ist.
  • Bei einer anderen bekannten Vorrichtung wird eine Schlitzdüse im Abstand zur Warenbahn angeordnet und das Beschichtungsmedium von unten gegen die Materialbahn gespritzt, ohne bereits feindosiert werden zu können. Viskosität und Feststoffgehalt des Beschichtungsmediums sind hier begrenzt. Die Feineinstellung des Schlitzes der Schlitzdüse ist kompliziert. Weiter ergibt sich immer eine ungleichmäßige Oberfläche des Auftrags.
  • Bei diesen bekannten Vorrichtungen wird die Feindosierung bahnaufwärts durch eine getrennte Rakeleinrichtung vorgenommen.
  • Mit der DE-OS 16 52 280 ist eine weitere Beschichtungsvorrichtung bekanntgeworden, bei der eine Stützwalze von einer Materialbahn umschlungen wird, auf die unterseitig eine Beschichtungskammer wirkt. Diese Beschichtungskammer besteht aus je einer biegesteifen, einlaufseitigen Dicht- und auslaufseitigen Arbeitsklinge, die zusammen eine Rahmenkonstruktion bilden und mit Hilfe eines Arbeitszylinders an die Stützwalze angedrückt bzw. von dieser entfernt werden kann. Eine derartige Beschichtungsvorrichtung weist den Nachteil auf, daß sie einerseits infolge der unelastischen Klingen nicht auf Bahnprofitschwankungen, die quer zur Materialbahn verlaufen, eingehen kann und andererseits nicht die Möglichkeit hat, die einund auslaufseitigen Klingen individuell zueinander zu verstellen
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit weicher mit einfachen Mitteln eine feinfühlige Änderung des Auftragsgewichtes bei höchster Beschichtungsqualität ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Vordosierspalt einstellbar ausgebildet ist und die Rakelleiste mit geringer Reibung an wenigstens einer ablaufseitigen ebenen Gleitfläche des die Dosierlippe bildenden Rakelbettes geführt und im Bereich der Stirnfläche und Abrißkante biegeweich ausgebildet ist und daß ferner das Druckmittel elastisch ausgebildet und zwischen der Rakelleiste und dem Rakelbett angeordnet ist.
  • Die mit geringer Reibung im Rakelbett geführte Rakelleiste läßt eine äußerst feinfühlige Regelung des Auftragsgewichtes der Beschichtung zu, wobei das elastische Druckmittel urmittelbar auf die im Bereich ihrer Stirnfläche biegeweiche Rakelleiste wirkt. Hierdurch ergibt sich eine äußerst gleichmäßige Beschichtung der Materialbahn. In dem Keilspalt zwischen der geometrisch stabilen Stirnfläche der Rakelleiste wird einhydrodynamischer Druck aufgebaut, der zu einem Gleichgewichtszustand gegenüber dem Druck im elastischen Druckmittel führt. Durch die scharfkantige Abrißkante an der Ablaufkante der Stirnfläche der Rakelleiste wird ein hoher Glättwert und ein von sogenannten Spannungslinien freier Auftrag sichergestellt, während die Ausbildung der Stirnfläche mit großer Verschleißfestigkeit, u.a. gekennzeichnet durch eine große Vickershärte, eine hohe Standzeit bei konstanter Geometrie des Keilspalts unabhängig vom Anpreßdruck sicherstellt. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung der Rakelleiste an der Dosierlippe werden auch zusätzliche Einrichtungen zum Anpassen des Profils der Rakelleiste an Ungleichmäßigkeiten der Stützwalze, über welche die Materialbahn läuft, und der Materialbahn selbst, längs der Beschichtungsbreite überflüssig.
  • Vorteilhaft ist der Reibungskoeffizient zwischen Rakelleiste und Rakelbett etwa li < 0,1. Hierdurch wird die Reibung der Rakelleiste gegenüber dem Rakelhalter verglichen mit dem Anpreßdruck der Rakelleiste gegen die beschichtete Bahn vernachlässigbar klein.
  • Zweckmäßig ist die Rakelleiste bzw. das Rakelbett zumindest im Bereich der Gleitfläche aus Stahl, Edelstahl oder beschichtetem Aluminium und das Rakelbett bzw. die Rakelleiste zumindest im Bereich der Gleitfläche aus Rotguß, teflonbeschichtet, hartnickelbeschichtet oder hartanodisch oxidiert. Durch derartige Materialpaarungen läßt sich der gewünschte Reibungskoeffizient erreichen.
  • Die Stirnfläche der Rakelleiste ist vorteilhaft ausgehend von der Abrißkante zumindest in deren Bereich konkav gekrümmt mit einem Krümmungsradius R > Stützwalzenradius ausgebildet. Eine derartige Ausbildung der Stirnfläche ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn mit Überschußauftrag mit anschließender Fertigdosierung durch eine separate Einheit gearbeitet wird.
  • Alternativ ist die Stirnfläche der Rakelleiste ausgehend von der Abrißkante zumindest in deren Bereich konvex gekrümmt mit einem Krümmungsradius R von 4 mm < R 4 ∞, vorzugsweise 5 mm < R 4 250 mm, weiter vorzugsweise 20 mm R < 50 mm. Diese Ausbildung der Stirnfläche wird vorgesehen für eine integrierte Einheit, bei welcher die Dosierlippe bereits die Fertigdosierung erzeugt.
  • Zur Annäherung des Krümmungsradius ist die Stirnfläche zweckmäßig durch Facettenschliff geformt, was zu einer besonders einfachen Fertigung führt.
  • Zweckmäßig weist die Stirnfläche eine Breite zwischen 8 mm und 60 mm auf. Die Breite der Stirnfläche bemißt sich danach, wie hoch das Auftragsgewicht sein soll. Je hoher das Auftragsgewicht ist, desto geringer ist der hydrodynamische Druck und desto breiter sollte die Stimfläche und damit der Keilspalt in seiner Länge sowie desto kleiner der Keilwinkel sein, um einen stabilen Gleichgewichtszustand zu erreichen.
  • Um auf einfache Weise Rakelleisten mit unterschiedlich breiten Stirnflächen verwenden zu können, kann vorteilhaft zwischen anlaufseitiger Fläche der Rakelleiste und Rakelbett ein Abstandhaltestück eingefügt werden.
  • Zweckmäßig ist die Schlitzdüse um die Abrißkante der Rakelleiste verschwenkbar, um den Keilwinkel verändern zu können.
  • Die Abrißkante der Rakelleiste kann, um ihre Wirkung noch zu verbessern, hinterschliffen sein.
  • Um die erforderliche Biegeweichheit der Rakelleiste zu erreichen, weist diese vorteilhaft entlang ihrer Länge äquidistante Einschnitte auf. Alternativ kann die Rakelleiste aus Polytetrafluorethylen bestehen, was Einschnitte nicht erforderlich macht. Weiter kann die Rakelleiste alternativ aus gummielastischem Material sein und an der Stirnfläche einen verschleißfesten Ein- bzw. Aufsatz aufweisen.
  • Um eine hohe Verschleißfestigkeit der Rakelleiste zu erhalten, weist die Stirnfläche der Rakelleiste vorteilhaft eine Vickersharte großer als 600 HV auf. Die Stirnfläche der Rakelleiste ist zweckmäßig verchromt, oberflächen- oder einsatzgehärtet, nitriert, durch Aufspritzen von Oxidkeramik beschichtet, eloxiert, bei Aluminium hartcoatiert oder hartvernickelt. Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Rakelleiste kann deren Stirnfläche auch von einem in die Rakelleiste eingesetzten Einsatzstück hoher Verschleißfestigkeit gebildet sein.
  • Das elastische Druckmittel, vorzugsweise ein Druckschlauch, wirkt zweckmäßig zwischen einer zu der Gleitfläche im wesentlichen senkrechten Fläche des Rakelbetts und einer zu dieser im wesentlichen parallelen Fläche der Rakelleiste.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform können das Druckmittel und die Rakelleiste auch einstückig ausgebildet sein.
  • Weiter ist vorteilhaft zwischen anlaufseitiger Fläche der Rakelleiste und Rakelbett ein weiteres dichtendes elastisches Druckmittel, vorzugsweise ein Druckschlauch, angeordnet: Dieses weitere dichtende elastische Druckmittel verhindert zum einen das Eindringen von Beschichtungsmedium zwischen Rakelhalter und Rakelleiste. Zum anderen ist es möglich, nach Einstellung des Gleichgewichts zwischen hydrodynamischem Druck und Druck im ersten Druckmittel durch Erhöhung des Drucks im weiteren dichtenden elastischen Druckmittel die so erreichte stabile Lage der Rakelleiste zu fixieren.
  • Das weitere Druckmittel und die Rakelleiste können vorteilhaft einstückig ausgebildet sein.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß der Vordosierspalt einen Abstand kleiner als 10 mm von der zu beschichtenden Bahn hat. Hierdurch läßt sich das Beschichtungsmedium ähnlich einer Fontäne in den Dosierspalt zwischen Dosierlippe und Bahn bringen. Die Stützwalze weist vorteilhaft eine gummielastische Oberfläche auf, deren Härte vorzugsweise 60 < Shore A 4 95 ist.
  • Zum beidseitigen Beschichten von Materialbahnen können schließlich zwei Schlitzdüsen mit einander zugekehrten Stirnflächen der Rakelleisten mit unterschiedlichen Krümmungsradien bei unterschiedlicher Beschichtung angeordnet werden. Durch die Wahl unterschiedlicher Radien der Stirnflächen kann dabei ein festes Verhältnis für das Auftragsgewicht auf beiden Seiten eingestellt werden. Es versteht sich, daß in diesem Falle keine Stützwalze zum Führen der beschichteten Materialbahn im Beschichtungsbereich erforderlich und vorgesehen ist. Für gleiches Auftragsgewicht auf beiden Seiten werden gleiche Radien gewählt.
  • Schließlich können zur Kompensation von ungleichmäßiger Beschichtungsmediumaufnahme der Materialbahn hinter dem ersten Druckmittel zusätzliche Andruckelemente zur lokalen Erhöhung der Anpreßkraft angeordnet sein.
  • Die Erfindung ist im folgenden an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen
    • Fig. 1 eine schematische Teilansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise im Schnitt,
    • Fig. 2 eine Teilseitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 mit abgeschwenkter Dosierlippe,
    • Fig. 3 eine schematische Teilansicht einer modifizierten erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise im Schnitt,
    • Fig. 4 eine Teilschnittansicht einer Dosierlippe in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    • Fig. 5 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4, der Dosierlippe, und
    • Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Anordnung zum beidseitigen Beschichten einer Materialbahn mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen.
  • Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung zum Dosieren von Beschichtungsmedium auf eine in Richtung des Pfeiles A über eine Stützwalze 2 laufenden Materialbahn 1 weist eine sich über die Breite der Materialbahn 1 erstrekkende Schlitzdüse 21 auf. Die Schlitzdüse 21 besteht aus einem Verteilerrohr 22, einem langgezogenen, in der Breite einstellbaren Vordosierspalt 23,einer an den Vordosierspalt 23 anschließenden, als Rakelbett 3 ausgebildeten Dosierlippe und einer an den Vordosierspalt 23 ebenfalls anschließenden Rücklauflippe 24. Dosierlippe und Rücklauflippe bilden eine Dosierkammer 25. Durch die Rücklauflippe 24 am Bahneinlauf der Schlitzdüse 21 wird ein Eindringen der Luftgrenzschicht verhindert.
  • Das Rakelbett 3 weist eine Anschlagleiste 26 mit einer ebenen Gleitfläche 4 auf, an der eine Rakelleiste 6 anliegt und gleitend geführt ist. Die Rakelleiste 6 weist eine gegen die beschichtete Bahn 1 gedrückte Stirnfläche 7 mit einer scharfkantigen Abrißkante 8 auf. Mit Hilfe eines Druckmittels in Form eines Druckschlauches 9 zwischen Rakelbett 3 und Rakelleiste 6 wird die Rakelleiste 6 feinfühlig variabel gegen die zu beschichtende Materialbahn 1 gedrückt.
  • Die Rakelleiste 6 ist entlang der Gleitfläche 4 des Rakelbetts 3 bzw. der Anschlagleiste 26 in wählbaren Grenzen frei verschieblich, d.h. ungehindert dehnfähig. Die Rakelleiste 6 weist im Bereich der Stirnfläche 7 und Abrißkante 8 bezogen auf eine Achse senkrecht zur Abrißkante 8 und parallel zur beschichteten Bahn 1 ein relativ geringes Flächenträgheitsmoment 1 auf, welches vorzugsweise im Bereich zwischen 200 mm4 und 7000 mm4 liegt. Ein derartiges Flächenträgheitsmoment I läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß, wie aus Fig. 5 ersichtlich, äquidistante Einschnitte 10 entlang der Länge der Rakelleiste 6 vorgesehen sind, wobei der Leistenquerschnitt bis zu einem geringen Abstand von der Abrißkante 8 ausgemessen über die gesamte Länge der Rakelleiste 6 konstant bleibt. Die hierdurch erzielte Biegeweichheit der Rakelleiste 6 kann alternativ durch geeignete Materialauswahl oder durch eine entsprechend geringe Höhe der Rakelleiste 6 erreicht werden.
  • Die Stirnfläche 7 der Rakelleiste 6 verläuft ausgehend von der Abrißkante 8 konvex oder konkav gekrümmt. In den dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen weist die Stimfläche 7 entweder eine konkave Kontur mit einem Krümmungsradius R größer dem Stützwalzenradius (vorzugsweise für Oberschußauftrag mit anschließender Fertigdosierung in separater Einheit) oder eine konvexe Krümmung mit einem Krümmungsradius R von 4 mm < R ≤ ∞, vorzugsweise 5 mm ≤ R < 250 mm, weiter vorzugsweise 20 mm < R 4 50 mm auf (vorzugsweise für Fertigdosierung in einer integrierten Einheit). Die Krümmung R wird abhängig von dem angestrebten Auftragsgewichtsbereich und den rheologischen Eigenschaften des Auftragmediums gewählt.
  • Die Rakelleiste 6 weist weiter zumindest im Bereich der gekrümmten Stirnfläche 7-eine Oberfläche mit einer Vickershärte größer als 600HV auf, um eine hohe Verschleißfestigkeit der Stirnfläche 7 zu erhalten. Zu diesem Zweck kann die Stirnfläche 7 der Rakelleiste 6 verchromt, oberflächenoder einsatzgehärtet, nitriert, durch Aufspritzen von Oxidkeramik beschichtet, eloxiert, bei Aluminium hartcoatiert oder hartvernickelt sein.
  • Die Abrißkante 8 der Rakelleiste 6 ist absolut geradlinig und scharfkantig ausgeführt, wodurch eine außerordentlich gute Oberflächenglätte des Strichauftrags erzielt wird. Eine weitere Verbesserung des Abrißverhaltens kann beispielsweise durch Hinterschleifender Abrißkante 8 erreicht werden.
  • Eine weitere Möglichkeit, die Verschleißfestigkeit der Stirnfläche 7 der Rakelleiste 6 zu verbessern, besteht auch darin, daß die Stirnfläche 7 von einem Einsatzstück hoher Verschleißfestigkeit gebildet wird.
  • Zwischen dem Rakelbett 3 und einer anlaufseitigen Fläche 27 der Rakelleiste 6 ist ein weiteres dichtendes elastisches Druckmittel in Form eines Druckschlauches 28 angeordnet, das zum einen Rakelbett 3 und Rakelleiste 6 gegeneinander abdichtet und zum anderen zum Fixieren einer erreichten stabilen Stellung der Rakelleiste 6 durch Druckerhöhung verwendet werden kann.
  • Die Geometrie der Stirnfläche 7 der Rakelleiste 6 bleibt mit der beschriebenen Ausführung der Rakelleiste 6 unabhängig vom jeweiligen Anpreßdruck immer konstant. Da der Anpreßdruck neben der Ausbildung der Stirnfläche 7, d.h. der Größe der Krümmung R, der Bahngeschwindigkeit, der Rheologie des Beschichtungsmediums und den physikalischen Eigenschaften der Materialbahn 1 ein wesentlicher Parameter ist, und dieser Anpreßdruck andererseits die Geometrie der Stirnflä-7 nicht verändert, kann die Qualität der Beschichtung bei unterschiedlichen Anpreßdrücken völlig konstant gehalten werden.
  • Als elastisches Druckmittel zum Aufbringendes Anpreßdruckes wird bei der beschriebenen Vorrichtung ein mit Luft beaufschlagter Druckschlauch 9 verwendet. Der Druckschlauch sorgt durch seine Flexibilität für eine über die Arbeitsbreite gleichmäßige Andrückung der Rakelleiste 6 gegen die auf der Stützwalze 2 laufende Materialbahn 1. Die über den Schlauchdruck aufgebrachte Linienpressung hält dem hydrodynamischen Druck unter der Stirnfläche 7 der Rakelleiste 6 in dem Keilspalt das Gleichgewicht. Durch Variation des Schlauchdrucks läßt sich somit sehr feinfühlig, gleichmäßig und stufenlos das Auftragsgewicht variieren, wobei sich ohne zusätzliche Profilierungseinrichtung an jeder Stelle der Arbeitsbreite der gleiche Gleichgewichtszustand zwischen hydrodynamischem Druck und Rakelanpressung einstellt. Dies ist die Voraussetzung für ein gleichmäßiges Strichprofil. Der Druckschlauch 9 ist so ausgebildet, daß sich seine Kräfte nur gegen die rückseitige Fläche 15 der Rakelleiste 6 und eine zu dieser im wesentlichen parallelen Abdruckfläche 16 im Rakelbett 3 abstützen können. Der Druckschlauch 28 preßt gegen die Fläche 27 der Rakelleiste 6 und kann bei entsprechend hohem Druck die Rakelleiste 6 in einer einmal eingestellten stabilen Lage halten.
  • Die Druckschläuche 9 und 28 sowie gegebenenfalls auch die Rakelleiste 6 können einstückig ausgebildet werden, wobei sichergestellt sein muß, daß diese Einheit einerseits die erforderliche Biegeweichheit und andererseits die Stirnfläche 7 eine ausreichende Verschleißfestigkeit aufweist.
  • Die Materialpaarung zwischen Rakelbett 3 bzw. Anschlagleiste 26 und Rakelleiste 6 ist so zu wählen, daß sich möglichst geringe Reibkräfte bei der Verschiebung der Rakelleiste 6 aufbauen, die dem Anpreßdruck des Druckschlauches 9 entgegenwirken und somit zu einem Hysteresis-Verhalten bei der Regelung des Auftragsgewichtes führen könnten. Durch den unvermeidlichen Schubspannungszustand im Auftragsspalt entstehen Normalkräfte auf die Rakelleiste 6, denen der Luftdruck im Druckschlauch 9 das Gleichgewicht hält. Wenn der Reibungskoeffizient u zwischen Rakelleiste 6 und Rakelbett 3 bzw. Anschlagleiste 26 kleiner oder gleich 0,1 gewählt wird, sind die auftretenden Reibungskräfte verglichen mit der Anpreßkraft vernachlässigbar klein.
  • Die Schlitzdüse 21 ist, um den Keilspalt zwischen Stirnfläche 7 und Materialbahn 1 verstellen zu können, zweckmäßig um die Abrißkante 8 schwenkbar. Weiter ist die vom Rakelbett 3 gebildetet Dosierlippe zweckmäßig als ganzes abschwenkbar. Die abgeschwenkte Stellung ist in Fig. 2 dargestellt.
  • Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher eine relativ schmale Rakelleiste 6 Verwendung findet. Um diese schmale Rakelleiste 6 gegen eine breitere Rakelleiste austauschen zu können, ist ein zusätzliches Abstandhaltestück 29 vorgesehen.
  • Bei der in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform einer Dosierlippe bzw. eines Rakelhalters 3 ist nur die Möglichkeit einer schmalen Rakelleiste 6 vorgesehen.
  • Fig. 6 zeigt eine Anordnung zum beidseitigen Beschichten einer Materialbahn 1. Hier ist statt der Stützwalze 2 eine weitere Schlitzdüse 21 gegenüber der ersten Schlitzdüse 21 derart angeordnet, daß die Stirnflächen 7 beider Rakelleisten 6 einander zugekehrt sind und die Rakelleisten 6 die Materialbahn 1 auf gleicher Höhe mit ihren Abrißkanten 8 berühren. Durch Ausbildung unterschiedlicher Krümmungsradien der Stirnflächen 7 beider Rakelleisten 6 können unterschiedliche Auftragsgewichte eingestellt werden.

Claims (26)

1. Vorrichtung zum Aufbringen von Beschichtungsmaterial in regelbarer Auftragsstärke auf eine über eine Stützwalze (2) laufende Materialbahn (1) mit Hilfe einer sich über die Breite der Materialbahn (1) erstreckenden Schlitzdüse mit einem Vordosierspalt (23), einer sich über die Breite der Materialbahn (1) erstreckenden Dosierkammer (25) sowie einer letztere begrenzenden, in Bahnlaufrichtung (A) gesehen, hinteren Rücklauflippe (24) und einer vorderen Dosierlippe, die mit einer durch ein Druckmittel (9) an die Materialbahn (1) andrückbaren Rakelleiste (6) ausgebildet ist, deren der zu beschichtenden Materialbahn (1) zugekehrte, einen rechteckigen Umriß aufweisende, verschleißfeste Stirnfläche (7) mit der Materialbahn (1) einen sich unabhängig vom Anpreßdruck verengenden Keilspalt und deren Ablaufkante eine geradlinige und scharfkantige Abrißkante (8) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Vordosierspalt (23) einstellbar ausgebildet ist und die Rakelleiste (6) mit geringer Reibung an wenigstens einer ablaufseitigen ebenen Gleitfläche (41 des die Dosierlippe bildenden Rakelbettes (3) geführt und im Bereich der Stirnfläche (7) und Abrißkante (8) biegeweich ausgebildet ist und daß ferner das Druckmittel (9) elastisch ausgebildet und zwischen der Rakelleiste (6) und dem Rakelbett (3) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibungskoeffizient zwischen Rakelleiste (6) und Rakelbett (3) etwa µ ≤ 0,1 ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rakelleiste (6) bzw. das Rakelbett (3) zumindest im Bereich der Gleitfläche (4) aus Stahl, Edelstahl oder beschichtetem Aluminium und das Rakelbett (3) bzw. die Rakelleiste (6) zumindest im Bereich der Gleitfläche (4) aus Rotguß, teflonbeschichtet, hartnickelbeschichtet oder hartanodisch oxidiert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (7) der Rakelleiste (6) ausgehend von der Abrißkante (8) zumindest in deren Bereich konkav gekrümmt mit einem Krümmungsradius R > Stützwalzenradius ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (7) der Rakelleiste (6) ausgehend von der Abrißkante (8) zumindest in deren Bereich konvex gekrümmt mit einem Krümmungsradius R von 4 mm < R ( ∞, vorzugsweise 5 mm ≤ R ≤ 250 mm, weiter vorzugsweise 20 mm < R < 50 mm ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stimfläche (7) zur Annäherung des Krümmungsradius durch Facettenschliff geformt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (7) eine Breite zwischen 8 mm und 60 mm aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen anlaufseitiger Fläche (27) der Rakelleiste (6) und Rakelbett (3) ein Abstandhaltestück (29) eingefügt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzdüse (21) um die Abrißkante,(8) der Rakelleiste (6) verschwenkbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrißkante (8) der Rakelleiste (6) hinterschliffen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rakelleiste (6) entlang ihrer Länge äquidistante Einschnitte (10) aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rakelleiste (6) aus Polytetrafluorethylen besteht.
13 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rakelleiste (6) aus gummielastischem Material besteht.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (7) der Rakelleiste (6) eine Vickershärte größer als 600 HV aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (7) der Rakelleiste (6) verchromt, oberflächenoder einsatzgehärtet, nitriert, durch Aufspritzen von Oxidkeramik beschichtet, eloxiert, bei Aluminium hartcoatiert oder hartvernickelt ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (7) der Rakelleiste (6) von einem in die Rakelleiste (6) eingesetzten Einsatzstück hoher Verschleißfestigkeit gebildet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Druckmittel (9) zwischen einer zu der Gleitfläche (4) im wesentlichen senkrechten Fläche-(16j des Rakelbetts (3) und einer zu dieser im wesentlichen parallelen Fläche (15) der Rakelleiste (6) wirkt.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel (9) ein Druckschlauch ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel (9) und die Rakelleiste (6) einstückig ausgebildet sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen anlaufseitiger Fläche (27) der Rakelleiste (6) und Rakelbett (3) ein weiteres dichtendes elastisches Druckmittel (28) angeordnet ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20; dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Druckmittel (28) ein Druckschlauch ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Druckmittel (28) und die Rakelleiste (6) einstückig ausgebildet sind.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Vordosierspalt (23) einen Abstand kleiner als 10 mm von der zu beschichtenden Bahn (1) hat.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwalze (2) eine gummielastische Oberfläche aufweist, deren Härte vorzugsweise 60 < Shore A < 95 ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß zum beidseitigen Beschichten von Materialbahnen (1) zwei Schlitzdüsen (21) mit einander zugekehrten Stirnflächen (7) der Rakelleisten (6) mit unterschiedlichen Krümmungsradien bei unterschiedlicher Beschichtung angeordnet werden.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation von ungleichmäßiger Beschichtungsmediumaufnahme der Materialbahn (1) hinter dem ersten Druckmittel (9) zusätzliche Andruckelemente zur lokalen Erhöhung der Anpreßkraft angeordnet sind.
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