DE20023716U1

DE20023716U1 - Rakel-Dosiersystem

Info

Publication number: DE20023716U1
Application number: DE20023716U
Authority: DE
Original assignee: Horst Sprenger GmbH
Current assignee: Horst Sprenger GmbH
Priority date: 2000-09-13
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2010-09-14

Abstract

Rakel-Dosiersystem für eine Vorrichtung zum Beschichten von Materialbahnen (1), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, mit einer Rakelstange (3) als Dosierelement, die in einer Nut eines Rakelbettes (4) aus elastischem Material gehalten wird, das in einem Halter (6) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rakelstange (3) einen Durchmesser von weniger als 25 mm aufweist und die Querschnittsfläche des Rakelbettes (4) weniger als das 3-fache, bevorzugt weniger als das 2-fache, der Querschnittsfläche der Rakelstange (3) beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rakel-Dosiersystem für eine Vorrichtung zum Beschichten einer Materialbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, mit einer Rakelstange als Dosierelement, die in einer Nut eines Rakelbettes aus elastischem Material gehalten wird, das in einem Halter gelagert ist.
Zum Beschichten von laufenden Papier- oder Kartonbahnen werden bekannterweise Vorrichtungen eingesetzt, die ein Auftragssystem zum Auftragen eines flüssigen Beschichtungsmaterials im Überschuss und ein nachfolgendes Dosiersystem mit einer Rakelstange als Dosierelement aufweisen, die den Überschuss an Beschichtungsmaterial bis auf das gewünschte Strichgewicht wieder abrakelt. Das Auftragen und Dosieren erfolgt entweder direkt auf die Bahn oder indirekt zunächst auf eine die Bahn umlenkende Walze, die anschließend den dosierten Film von Beschichtungsmaterial an die Bahn übergibt.
Ein Rakel-Dosiersystem der gattungsgemäßen Art ist in der DE-A 3022955 beschrieben. Die Rakelstange wird in einem Rakelbett aus gummielastischem Material gehalten, das in einem mit dem Maschinengestell in Verbindung stehenden Halter gelagert ist. An seiner der Rakelstange abgewandten Rückseite wird das Rakelbett von einem Druckschlauch abgestützt, so dass sich die Dicke des dosierten Films auf der Walze oder der Bahn begrenzt über den Druck im Druckschlauch variieren läßt. Im Rakelbett sind zwei parallel zur Rakelstange verlaufende und zur Rakelstange hin offene Spülkanäle angeordnet, in die eine Spülflüssigkeit, z.B. Wasser, eingeleitet werden kann, um die Lagerung der Rakelstange zu schmieren und eingedrungenes Beschichtungsmaterial zu entfernen. Derartige Rakel-Dosiersysteme, bei denen das Rakelbett von einem Druckschlauch abgestützt wird, werden als Rollschaber-Systeme bezeichnet. Sie werden zum direkten Dosieren auf der Bahn in einem Bereich eingesetzt, in dem diese von einer Gegenwalze abgestützt wird. Es sind auch sogenannte Rollrakel-Systeme bekannt, bei denen die Bahn in einem freilaufenden Bereich um die Rakelstange geführt wird. Bei diesen Systemen ist das Rakelbett ohne Druckschlauch in einem starren Halter befestigt.
Die Rakelstangen sind üblicherweise aus Stahl mit einem Durchmesser zwischen 6 mm – 40 mm gefertigt. Da die beim Beschichten von Papier- oder Kartonbahnen üblicherweise als Beschichtungsmaterial verwendeten Pigmentstreichfarben sehr abrasiv sind, ist es zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit bekannt, die Rakelstangen an ihrer Oberfläche mit verschleißfesten Materialien zu beschichten. Je nach Anwendungsfall werden Rakelstangen mit glatter Mantelfläche oder Rakelstangen mit Umfangsrillen eingesetzt.. Bei Rakelstangen mit glatter Mantelfläche stellt sich im Betrieb ein geringer Spalt zu der zu beschichtenden Bahn ein, durch den das Beschichtungsmaterial in der gewünschten Menge durchtritt. Rakelstangen mit Umfangsrillen liegen beim Dosieren an der Bahn oder Walze an. Das verbleibende Strichgewicht wird primär durch den Rillenquerschnitt bestimmt, durch den das Beschichtungsmaterial durchtreten kann.
Um die Rakelstange sicher in der Nut zu halten, müssen die bekannten Rakelbetten mit exakten Maßen gefertigt werden. Da die Rakelbetten einen relativ großen Querschnitt aufweisen, werden sie zum Erreichen der erforderlichen Maßgenauigkeit in einem Gießverfahren hergestellt und/oder die geforderte Maßgenauigkeit wird durch spanende Bearbeitung erreicht. Die Herstellung ist somit sowohl material- als auch fertigungsintensiv.
Die sich im Betrieb drehende Rakelstange bewirkt einen erheblichen Verschleiß des Rakelbettes. Die material- und fertigungsintensiven Rakelbetten müssen daher in regelmäßigen Intervallen ausgetauscht werden. Der Austausch verursacht erhebliche Kosten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Rakel-Dosiersystem der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, dass die durch den Verschleiß bedingten Ersatzkosten verringert werden, ohne dass die Qualität der Beschichtung beeinträchtigt wird.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass eine Rakelstange verwendet wird, die einen Durchmesser von weniger als 25 mm aufweist und dass die Querschnittsfläche des Rakelbettes weniger als das 3-fache, bevorzugt weniger als das 2-fache, der Querschnittsfläche der Rakelstange beträgt.
Nach der Erfindung wird das Rakelbett als möglichst kleines Verschleißteil ausgeführt, da es somit weniger Material benötigt als die bekannten Rakelbetten. Der geringere Materialeinsatz erlaubt auch die Verwendung hochwertiger – also teurer – Werkstoffe, die eine höhere Standzeit beim Beschichten ermöglichen. Der geringe Querschnitt und die geringen Wanddicken des Rakelbettes ermöglichen eine besonders wirtschaftliche Herstellung in einem Extrusionsverfahren.
Der Halter ist kein Verschleißteil. Er kann somit aufwendiger, beispielsweise durch spanende Bearbeitung, hergestellt werden. Er kann so gestaltet werden, dass er universell einsetzbar ist und unterschiedliche Rakelbetten für Rakelstangen mit unterschiedlichem Durchmesser aufnehmen kann. Weiterhin ermöglicht die Aufteilung des Haltesystems für die Rakelstange in zwei Teile, nämlich Rakelbett und Halter, den Einsatz verschiedener Werkstoffkombinationen, um das Betriebsverhalten des Dosiersystems zu verbessern. So kann das Rakelbett besonders elastisch für ein verbessertes Dichtverhalten gegenüber der Rakelstange und besonders verschleißfest gestaltet werden, während der Halter aus einem härteren Material gefertigt ist, damit seine erhöhte Steifigkeit Vibrationen des Dosiersystems verhindert.
Die Unteransprüche enthalten bevorzugte, da besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigen
– 1 einen Querschnitt durch ein Rakel-Dosiersystem,
– 2 den Halter mit dem Rakelbett und einer eingelegten Rakelstange nach 1, und
– 3 einen anders ausgeführten Halter mit einem Rakelbett in entspanntem Zustand ohne Rakelstange.
Das in 1 dargestellte Dosiersystem ist Teil einer Vorrichtung zum Beschichten einer Papier- oder Kartonbahn 1 mit Streichfarbe. Es ist ein sogenanntes Rollschaber-System, bei dem die Bahn 1 im Bereich des Dosiersystems von einer Gegenwalze 2 abgestützt wird. Ebenso kann das Rakel-Dosiersystem zum indirekten Dosieren eingesetzt werden, bei dem ein vordosierter Film von Beschichtungsmaterial zunächst auf eine Walze aufgetragen und anschließend von dieser an die Bahn abgegeben wird. Eine weitere Einsatzmöglichkeit besteht bei sogenannten Rollrakel-Systemen, bei denen die Bahn in einem freien Abschnitt ohne Abstützung durch eine Walze über die Rakelstange geführt wird.
In Drehrichtung der Walze 2 vor dem Dosiersystem ist ein bekanntes Auftragssystem (Düsenauftragwerk, Walzenauftragwerk etc.) angeordnet, von dem Streichfarbe im Überschuss auf die Bahn 1 aufgetragen wird.
Das Rakel-Dosiersystem enthält als Dosierelement eine Rakelstange 3, die in einem zur Bahn 1 hin teilweise offenen Rakelbett 4 mittels eines Drehantriebs drehbar gelagert ist. Die Mantelfläche der Rakelstange 3 ist entweder glatt oder mit Umfangsrillen versehen. Ihr Durchmesser beträgt 6 mm – 25 mm. Bevorzugte Durchmesser sind 9,75 mm, 10,00 mm, 12,00 mm, 12,7 mm, 13,65 mm, 15,00 mm, 15,87 mm und 16,00 mm. Die axiale Länge der Rakelstange 3 entspricht der Arbeitsbreite der Beschichtungsvorrichtung, die bis zu 10 m betragen kann. Bevorzugt ist die Rakelstange aus Edelstahl gefertigt und ihre Mantelfläche ist verschleißfest beschichtet, beispielsweise verchromt oder mit Keramik beschichtet.
Das Rakelbett 4 ist aus einem Elastomer (Gummi oder Kunststoff) gefertigt, vorzugsweise aus Polyurethan. Die Härte des Materials aus dem das Rakelbett 4 gefertigt ist, beträgt 60 Shore A bis 65 Shore D, vorzugsweise zwischen 85 Shore A und 95 Shore A. Das Material ist somit relativ elastisch, so dass sich das Bett 4 dichtend an die Rakelstange 3 anlegen kann, um ein Eindringen von Streichfarbe in das Bett 4 zu verhindern. Auf bekannte Weise weist das Rakelbett 4 eine Nut auf, in die die Rakelstange 3 eingelegt wird, wobei das Rakelbett 4 die Rakelstange 3 in einem Winkelbereich von zumindest 180° umfaßt, damit die Rakelstange 3 sicher gehalten wird.
Wesentlich für die Erfindung ist, dass die Querschnittsfläche des Rakelbettes 4 weniger als das 3-fache, bevorzugt weniger als das 2-fache, der Querschnittsfläche der Rakelstange 3 beträgt. Bevorzugt beträgt die Querschnittsfläche des Rakelbettes 3 das 0,5- bis 1,5-fache der Querschnittsfläche der Rakelstange 3. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Rakelstange mit einem Durchmesser kleiner/gleich 16 mm gezeigt, die in ein Rakelbett 4 mit einer Querschnittsfläche von 100 – 200 mm² eingelegt ist. Das Rakelbett 4 ist über die Arbeitsbreite der Beschichtungsvorrichtung, also die Länge der Rakelstange 3 mit gleichbleibendem Querschnitt ausgestaltet. Bevorzugt wurde das Rakelbett kostengünstig in einem Extrusionsverfahren hergestellt. Dies ist aufgrund der geringen Querschnittsfläche und der geringen Wanddicken möglich. In das Rakelbett 4 ist zumindest ein zur Rakelstange 3 hin offener Kanal 5 eingearbeitet, in den während des Betriebes Wasser als Schmier- und Reinigungsmittel eingeleitet wird.
Das Rakelbett 4 ist in einer zur Bahn 1 hin offenen Nut eines Halters 6 gelagert. Die Querschnittsfläche der Nut ist der äußeren Kontur des Rakelbettes 4 angepaßt, so dass dieses sicher durch Reib- oder Formschluss gehalten wird. Bevorzugt wird die Öffnung der Nut des Halters 6 von zwei Vorsprüngen begrenzt, und das Rakelbett 4 weist zwei angepaßt geformte Verbreiterungen auf, die beim Einsetzen des Rakelbettes 4 in den Halter 6 hinter die Vorsprünge bewegt werden. Wie in 3 dargestellt, ist die Öffnungsbreite a der Nut des Halters 6 kleiner als die Breite b des Rakelbettes 4 im Bereich seiner Verbreiterungen. So wird das Rakelbett 4 beim Einsetzen in den Halter 6 nach dem Druckknopfprinzip formschlüssig in diesem festgeklemmt.
Der Halter 6 ist aus einem Material gefertigt, das härter ist als das Material des Rakelbettes 4. Bevorzugt wird er aus Kunststoffmaterial, beispielsweise aus Polyäthylen oder Polyurethan gefertigt, dessen Härte 50 Shore D und mehr beträgt, vorzugsweise 60 Shore D bis 65 Shore D. Der Halter 6 kann auch aus Metall gefertigt sein. Dann wird die zum Einsetzen des Rakelbettes 4 erforderliche Elastizität der seine Nut begrenzenden Wände durch entsprechend gestaltete Querschnitte erreicht.
Der Halter 6 ist auf bekannte Weise mit seinem Fuß 8 in einem Tragbalken 7 lösbar festgeklemmt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Klemmung des Halters mit einem drehbaren Klemmelement 9 bewirkt, das sich quer über die Arbeitsbreite der Beschichtungsvorrichtung erstreckend in einer zum Fuß 8 hin offenen Nut eines Lagerblockes 10 angeordnet ist, dieser ist wiederum auf den Tragbalken 7 aufgeschraubt. Auf der Oberseite des Lagerblockes 10 ist ein Halter 11 für einen Druckschlauch 12 verschiebbar gelagert. Der Druckschlauch 12 drückt gegen die Rückseite des Halters 6 um den gewünschten Anpressdruck der Rakelstange 4 gegen die Bahn 1 aufzubauen.

Claims

Rakel-Dosiersystem für eine Vorrichtung zum Beschichten von Materialbahnen (1), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, mit einer Rakelstange (3) als Dosierelement, die in einer Nut eines Rakelbettes (4) aus elastischem Material gehalten wird, das in einem Halter (6) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rakelstange (3) einen Durchmesser von weniger als 25 mm aufweist und die Querschnittsfläche des Rakelbettes (4) weniger als das 3-fache, bevorzugt weniger als das 2-fache, der Querschnittsfläche der Rakelstange (3) beträgt.
Rakel-Dosiersystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Rakelbettes (6) das 0,5-fache bis 1,5-fache der Querschnittsfläche der Rakelstange (3) beträgt.
Rakel-Dosiersystem nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Rakelstange (3) kleiner/gleich 16 mm ist und die Querschnittsfläche des Rakelbettes (4) 100 mm² – 200 mm² beträgt.
Rakel-Dosiersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Rakelbett (4) in einer Nut des Halters (6) gelagert ist, wobei die Öffnung der Nut des Halters (6) von zwei Vorsprüngen begrenzt wird und das Rakelbett (4) zwei Verbreiterungen aufweist, die beim Einsetzen des Rakelbettes (4) in den Halter (6) hinter die Vorsprünge bewegt werden.
Rakel-Dosiersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Rakelbett (4) eine eingelegte Rakelstange (3) um zumindest 180° umfaßt.
Rakel-Dosiersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Rakelbett (4) aus einem Elastomer, vorzugsweise Polyurethan mit einer Härte zwischen 60 Shore A und 65 Shore D, vorzugsweise zwischen 85 Shore A und 95 Shore A, gefertigt ist.
Rakel-Dosiersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (6) aus einem Material gefertigt ist, das härter ist als das Material des Rakelbettes (4).
Rakel-Dosiersystem nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (6) aus einem Kunststoffmaterial mit einer Härte von 50 Shore D und mehr, insbesondere 60 Shore D bis 65 Shore D gefertigt ist.
Rakel-Dosiersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Rakelbett (4) in einem Extrusionsverfahren hergestellt wurde.