DE102009002017A1

DE102009002017A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Beschichten von Materialbahnen, insbesondere Papier- oder Kartonbahnen

Info

Publication number: DE102009002017A1
Application number: DE200910002017
Authority: DE
Inventors: Jörg Spindler
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-10-07
Also published as: WO2010112243A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Dosierung und/oder Egalisierung eines auf eine laufende Oberfläche aufgebrachten flüssigen bis pastösen Mediums, bei der die zugeführte Materialbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn, um eine Gegenwalze geführt wird, - mit einem an die Materialbahn/Gegenwalze anpressbaren Dosierelement, insbesondere einem elastischen Schabermesser (6), - mit einem unterhalb des Dosierspalts angeordneten Verstellelement (11), zur Beeiflussung des Anpressdrucks, - wobei das Verstellelement (11) aus einer beweglichen Abstützleiste (5), mindestens zwei beweglichen Stößeln (3) und mindestens einem ersten und einem zweiten Krafterzeugun(1) abstützen, besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Krafterzeugungsmittel (2, 4) so angeordnet sind, dass diese entgegengesetzt auf den Stößel (3) wirken.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dosiersystem für Vorrichtungen zur Dosierung und/oder Egalisierung eines auf eine laufende Oberfläche aufgebrachten flüssigen bis pastösen Mediums, bei dem die zugeführte Materialbahn, insbesondere eine Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn, um eine Gegenwalze geführt wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum Beschichten von Papier- oder Kartonbahnen werden bekannterweise Vorrichtungen eingesetzt, die ein Auftragsystem zum Auftragen von Beschichtungsmaterial im Überschuss und ein nachfolgendes Dosiersystem mit einem Dosierelement aufweisen, das den Überschuss bis auf das gewünschte Strichgewicht wieder abrakelt.
Das Auftragen, der z. B. Streichfarbe, erfolgt entweder direkt auf die Bahn oder indirekt zunächst auf eine Walze, die anschließend den vordosierten Film von Streichfarbe an die Bahn übergibt.
Vorrichtungen zum direkten oder indirekten Auftragen eines Auftragsmediums sind beispielhaft in den Druckschriften DE 10352865 A1 oder EP 1118708 A2 beschrieben.
Um das Strichgewicht in Querrichtung (CD) und in Maschinenlängsrichtung (MD) einstellen und/oder regeln zu können ist es notwendig einstellbare und/oder regelbare Vorrichtungen zur Einstellen des Dosierspaltes vorzusehen.
Aus der Druckschrift DE 19627688 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der zur lokalen Beeinflussung des Anpressdrucks des Schabermessers gegen die Gegenwalze Verstellelemente über die Messerbreit angeordnet, die auf einzelne Bereiche des Schabermessers unabhängig voneinander einwirken.
Die Verstellelemente bestehend aus einem Andrückelement das mittels zonaler Krafterzeugungselemente gegen das Schabermesser druckbar sind, wobei die Kraft vorzugsweise pneumatisch aufgebracht wird. Um nun über die gesamte Maschinenbreite den Anpressdruck, zur Verstellung in Maschinenrichtung (MD), zu verändern ist eine Verstellung des Klemmbalkens vorgesehen. Wobei bei einer Verstellung des Klemmbalkens die geometrischen und damit auch die Kraftverhältnisse am Schabermesser verändern werden.
Aus der DE 3908386 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, die zur lokalen Beeinflussung des Anpressdrucks des Schabermessers gegen die Gegenwalze Stellmotoren verwendet, die über die Messerbreit angeordnet sind, so dass sie auf einzelne Bereiche des Schabermessers unabhängig voneinander einwirken können.
Zur Verbesserung des Auftragsquerprofils sind Heizelemente vorgesehen, die die Durchbiegung des Schaberbalkens beeinflusst. Eine MD Regelung ist auch hier nur durch die Veränderung der geometrischen Verhältnisse über Hebel und Gelenke möglich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Dosierung und/oder Egalisierung eines auf eine laufende Oberfläche aufgebrachten flüssigen bis pastösen Mediums aufzuzeigen, die bzw. das die Regelbarkeit des Dosiersystems verbessert, so das Auftragsprofil sowohl in CD als auch in MD Richtung möglich ist und zudem den konstruktiven Aufbau vereinfacht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Verfahren nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung (1) besteht im Wesentlichen aus einem an die Materialbahn/Gegenwalze anpressbaren Dosierelement, insbesondere einem elastischen Schabermesser. Der Dosierspalt wird mittels eines Verstellelements, das unterhalb des Dosierspalts auf das Schabermesser drückt, beeinflusst.
Das Verstellelement besteht aus einer beweglichen, elastischen Abstützleiste, mind. zwei beweglichen Stößeln und mind. einem ersten und einem zweiten Krafterzeugungsmittel, die sich gegen den Schaberbalken abstützen. Erfindungsgemäß sind die Krafterzeugungsmittel so angeordnet, dass diese entgegengesetzt auf den Stößel wirken.
Das Dosierelement kann aber auch eine in einer Halterung drehbar gelagerte Rakelstange sein, wobei dann das Verstellelement vorzugsweise mittig auf die Halterung drückt.
Das erste Krafterzeugungsmittel ist so ausgelegt, dass es zonal unterschiedliche Kräfte erzeugen kann, wie z. B. zonale Luftkissen, die mit unterschiedlichen Luftdrücken versorgbar sind. Aber auch andere Krafterzeugungsmittel wie Pneumatikzylinder, Schubstangenmotoren oder Piezoelemente sind denkbar.
Weiterhin drückt das erste Krafterzeugungsmittel das Dosierelement gegen die Materialbahn/Gegenwalze. Dabei ist jedem ersten Krafterzeugungsmittel mind. ein Stößel zugeordnet.
Erfindungsgemäß drückt das zweite Krafterzeugungsmittel mit einer, dem ersten Krafterzeugungsmittel, entgegenwirkenden Kraft gleichzeitig auf alle Stößel, vorzugweise mit mind. einem, sich über die Breite des Dosierelements erstreckenden Luftschlauch.
Um den Dosierspalt regeln zu können sind die Kräfte der Krafterzeugungsmittel regelbar.
Als Vorteil der Erfindung ist anzusehen, dass die Kräfte direkt über die Stößel auf die Abstützleiste und von dort auf das Schabermesser wirken. Es ist keine Umlenkung von Kräften notwendig, die ein Ruckeln verursachen könnten. Durch den sehr kompakten und einfachen Aufbau ist der Montage- und Wartungsaufwand relativ gering. Zudem verringert sich bei einem Ausfall eines Kraftelementes die Gefahr, dass das Schabermesser durch Überbelastung dauerhaft verformt wird, da immer nur die resultierenden Kräfte wirken.
Durch entsprechende Auslegung der Anpressflächen und der Größe der Druckluftpolster, kann eine bestimmte Kraft auch bei Ausfall eines der Druckpolster nicht Überschritten werden. Die durch die Druckluftpolster eingebrachte Kraft, ist letztendlich von aktiven Anpressfläche und dem Luftdruck selbst abhängig. So verändert sich die aktive Anpressfläche mit dem Hub und mit der Bauform des Luftkissens.
So gilt bei einem runden Druckluftkissen: Aktive Flache = PI·((Durchmesser – (Hub + Bauhöhe)·PI/2):2)2 Wirkkraft = aktive Flache·Druck
Dadurch lässt sich unter Berücksichtigung möglicher Betriebszustände, wie z. B. Ausfall eines zonalen Druckluftkissens, die sichere Auslegung der Leiste berechnen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Medium im Überfluss auf die Materialbahn auftragen und anschließendes auf das gewünschte Strichgewicht mit einem Dosierelement dosiert, insbesondere mit einem elastischen Schabermesser. Die Abweichung von einem geradlinigen Verlauf des Strichgewichtes quer über die Arbeitsbreite (CD) wird bestimmt, die dann als Regelgröße ein Verstellelement regelt. Erfindungsgemäß wird zudem die Abweichung in Maschinenlaufrichtung (MD) bestimmt, die dann ebenfalls als Regelgröße das Verstellelement regelt.
Dadurch das mit dem ersten und zweiten Krafterzeugungsmittel entgegengesetzt Kräfte erzeugt werden, ist es besonders vorteilhaft möglich das erste Krafterzeugungsmittel bei Abweichungen die quer über die Arbeitsbreite (CD) auftreten, mittels zonal auf das Dosierelement wirkende Krafterzeugungsmittel, zu regeln und das zweite Krafterzeugungsmittel bei Abweichungen die in Maschinenrichtung (MD) auftreten, mittels eines über die gesamte Dosierelementbreite wirkendes Krafterzeugungsmittel, zu regeln.
Dadurch, dass mittels der oben angeführten Formel die Wirkkräfte berechnet werden können, ist es nun auch möglich die Position des Stößels zu bestimmen, ohne dass ein großer technischer Aufwand, z. B. anbringen von Sensoren, betrieben werden muss. So brauchen nur die Luftdrücke aller Krafterzeugungsmittel gemessen werden und es kann daraus die Position der Stößel ermittelt wird werden und somit auch der Dosierspalt bestimmt werden.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
1: zeigt eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung
2: zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Verstellelement mit drei Zonen
Die 1 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung den Aufbau einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung 11 zum Dosieren und/oder Egalisierung eines auf eine laufende Oberfläche aufgebrachten flüssigen bis pastösen Mediums 9, bei dem die zugeführte Materialbahn 7, insbesondere eine Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn, um eine Gegenwalze 8 geführt wird.
Auf dem Schaberbalken 1 ist zum einem eine Klemmvorrichtung 12, in der das Schabermesser 6 geklemmt wird, und zu anderem das erfindungsgemäße Verstellelement 11 positioniert.
Die Kraftelemente 2; 4 sind hier Druckluftschläuche die sich gegen feste Anschläge 13, 14, auf dem Schaberbalken 1, abstützen.
Die Kraft der Druckschläuche 2; 4 wirkt gegensinnig auf die Stößel 3, die nebeneinander angeordnet auf die gesamte Breite der Abstützleisten 5 und des Schabermessers 6 verteilt sind. Wobei jedem Stößel ein Druckluftschlauch/kissen 2 zugeordnet ist, dass den Stößel bei Druckerhöhung in Richtung Schabermesser bewegt und so die Kraft auf das Schabermesser vergrößert und den Dosierspalt 10 verkleinert.
In entgegen gesetzter Richtung wirken, auf alle Stößel 3 gleichzeitig, zwei durchgehende Druckschläuche, die die resultierende Kraft auf die Abstützleisten 5 und das Schabermessers 6 reduzieren.
Die Abstützleiste 5 ist in Kraftrichtung frei beweglich gelagert und überträgt die resultierende Kraft der Stößel 3 auf das Schabermesser 6. Um eine gewisse Vergleichmäßigung der einzelnen Stößelkräfte zu erreichen, ist die Abstützleiste elastisch oder weist Schlitze zwischen den Zonen auf.
Durch die entsprechende Vorwahl der Druckkräfte in den Luftkissen 2 und den Luftschläuchen 4 wird nur eine resultierende Grundkraft aufgebracht die den Dosierspalt auf ein Sollmaß einstellt. Weicht der Verlauf des gewünschten Strichgewichts im Querprofil vom Sollwert ab, wird der Luftdruck in den Druckluftkissen 2 der entsprechenden Zonen nachgeregelt. Der Luftdruck der Druckschläuche 4 wird nicht verändert.
Ist dagegen eine Anpassung des Auftragsprofils in MD notwendig, wird nur der Druck in den Druckschläuchen 4 geregelt.

1: Schaberbalken
2: erste Krafterzeugungsmittel – zonaler Druckluftschlauch
3: Stößel
4: zweites Krafterzeugungsmittel – durchgehender Druckluftschlauch
5: Abstützleiste
6: Schabermesser
7: Papier
8: Gegenwalze
9: Auftragsmedium
10: Dosierspalt
11: Verstellelement
12: Klemmvorrichtung
13, 14: Anschlag
15: Druckluftanschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10352865 A1 [0004]
- EP 1118708 A2 [0004]
- DE 19627688 A1 [0006]
- DE 3908386 A1 [0008]

Claims

Vorrichtung (1) zur Dosierung und/oder Egalisierung eines auf eine laufende Oberfläche aufgebrachten flüssigen bis pastösen Mediums, bei der die zugeführte Materialbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn, um eine Gegenwalze (8) geführt wird, – mit einem an die Materialbahn/Gegenwalze anpressbaren Dosierelement (6), insbesondere einem elastischen Schabermesser (6) – mit einem unterhalb des Dosierspalts (10) angeordneten Verstellelement (11), zur Beeinflussung des Anpressdrucks, – wobei das Verstellelement (11) aus einer beweglichen Abstützleiste (5), mind. zwei beweglichen Stößeln (3) und mind. einem ersten und einem zweiten Krafterzeugungsmitteln (2, 4), die sich gegen den Schaberbalken (1) abstützen, besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Krafterzeugungsmittel (2, 4) so angeordnet sind, dass diese entgegengesetzt auf den Stößel (3) wirken.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Krafterzeugungsmittel (2) zonal unterschiedliche Kräfte erzeugen kann.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Krafterzeugungsmittel (2) zonale Luftkissen sind, die mit unterschiedlichen Luftdrücken versorgbar sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Krafterzeugungsmittel (2) das Dosierelement (6) gegen die Materialbahn/Gegenwalze drückt.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedem ersten Krafterzeugungsmittel (2) mind. ein Stößel (3) zugeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Krafterzeugungsmittel (4) mit einer, dem ersten Krafterzeugungsmittel (2), entgegenwirkender Kraft auf alle Stößel (3) gleichzeitig wirkt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Krafterzeugungsmittel (4) mind. ein, sich über die Breite des Dosierelements (6) erstreckender, Luftschlauch ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kräfte der Krafterzeugungsmittel (2, 4) regelbar sind.
Verfahren zur Dosierung und/oder Egalisierung eines auf eine laufende Oberfläche aufgebrachten flüssigen bis pastösen Mediums, bei der die zugeführte Materialbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn, um eine Gegenwalze (8) geführt wird, mit folgenden Schritten: – auftragen des Mediums (9) im Überfluss auf die Materialbahn (7) – anschließendes dosieren und/oder egalisieren des aufgetragenen Mediums (9) auf das gewünschte Strichgewicht mit einem Dosierelement (6), insbesondere einem elastischen Schabermesser, – wobei quer über die Arbeitsbreite (CD) die Abweichung von einem geradlinigen Verlauf des Strichgewichtes bestimmt wird und die Abweichung als Regelgröße ein Verstellelement (11), bestehend aus einer beweglichen Abstützleiste (5), mind. zwei beweglichen Stößeln (3) und mind. einem ersten und zweiten Krafterzeugungsmitteln (2, 4), die sich gegen den Schaberbalken abstützen, mit dem der Dosierspalt über die Dosierelementbreite beeinflusst werden kann, regelt dadurch gekennzeichnet, dass zudem die Abweichung in Maschinenlaufrichtung (MD) bestimmt wird und die Abweichung als Regelgröße das Verstellelement (11) regelt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem ersten und zweiten Krafterzeugungsmittel (2, 4) entgegengesetzt Kräfte erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Krafterzeugungsmittel (2) bei Abweichungen die quer über die Arbeitsbreite (CD) auftreten, mittels zonal auf das Dosierelement (6) wirkende Krafterzeugungsmittel (2), geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Krafterzeugungsmittel (4) bei Abweichungen die in Maschinenrichtung (MD) auftreten, mittels eines über die gesamte Dosierelementbreite (6) wirkendes Krafterzeugungsmittel (4), geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftdrücke aller Krafterzeugungsmittel (2, 4) gemessen werden und daraus die Position der Stößel (3) ermittelt wird.