DE9421631U1 - Vorrichtung zum Beschichten von Materialbahnen, insbesondere Papier- oder Kartonbahnen - Google Patents

Vorrichtung zum Beschichten von Materialbahnen, insbesondere Papier- oder Kartonbahnen

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Description

Vorrichtung zum Beschichten von Materialbahnen, insbesondere Papier- oder Kartonbahnen
Zum Beschichten von Papier- oder Kartonbahnen sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, die nach dem Prinzip arbeiten, daß zunächst mittels eines Auftragssystems Beschichtungsmaterial im Überschuß auf die laufende Bahn aufgetragen und anschließend der Überschuß mittels eines Dosierelements bis auf das gewünschte Strichgewicht abgerakelt wird.
Als Auftragssysteme für den Überschußauftrag sind Auftrag walzen (DE-C 36 23 402) und zur Materialbahn offene Auftragkammern (EP-C 0 051 698) bekannt. Als Dosierelemente werden bekannterweise mechanische Rakelelemente wie Schabermesser (DE-C 36 23 402), Rakelstangen (DE-C 30 22 955), Rakelleisten (EP-C 0 109 520) und sogenannte Luftmesser verwendet, die den Überschuß mit Druckluft aus einer Schlitzdüse abstreifen (DE-A 40 14 463). Um höhere Produktionsgeschwindigkeiten, also höhere Bahngeschwindigkeiten, erreichen zu können, ist es bekannt, das Auftrag- und das Dosiersystem im Bereich einer gemeinsamen Gegenwalze anzuordnen, von der die Materiaibahn beim Auftragen und beim Abrakeln des Überschusses über ihre gesamte Breite abgestützt wird (DE-A 41 30 118).
Beim Beschichten von Papierbahnen mit den bekannten Vorrichtungen zeigt es sich in der Praxis, daß es bei sehr hohen Produktionsgeschwindigkeiten von mehr als 1000 m/min sehr schwierig ist, ein Endprodukt mit einem gleichmäßigen und somit qualitativ hochwertigen Strichbild herzustellen. Bei hohen Bahngeschwindigkeiten treten Ungleichmäßigkeiten im Strichbild in Form von Strichgewichtsschwankungen, Streifen oder Schlieren auf.
- 2 - / M.JC.0327.DE
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung so zu verbessern, daß bei sehr hohen Bahngeschwindigkeiten eine Beschichtung mit einem gleichmäßigen Strichbild erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß Fehler im Strichbild des Endprodukts auf Ungleichmäßigkeiten des Überschußfilms zurückzuführen sind, die beim Dosieren nicht mehr ausgeglichen werden. Beim Beschichten mit sehr hohen Bahngeschwindigkeiten wirken aufgrund der gekrümmten Bahnführung um eine Gegenwalze zwischen dem Auftragen und Abrakeln erhebliche Zentrifugalkräfte auf das Beschichtungsmaterial ein, die von der Bahn weggerichtet sind. Die Zentrifugalkräfte führen zum Abspritzen von Beschichtungsmaterial und/oder zu Ungleichmäßigkeiten im Überschußfilm, z. B. zur Bildung von Spannungslinien, die beim Dosieren nicht mehr ausgeglichen werden. Nach der Erfindung wird die Bahn zwischen dem Auftragen und dem Dosieren im wesentlichen geradlinig geführt, um die von der Bahn weggerichteten, auf den Überschußfilm einwirkenden Zentrifugalkräfte zu minimieren.
Die Unteransprüche enthalten bevorzugte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Abmessungen, bei denen die Führung der Streichfarbe an die Bahn und von der Bahn weg sowohl beim Auftragen als auch beim Dosieren für ein hochwertiges Strichbild bei hohen Bahngeschwindigkeiten optimiert ist.
Fig. 1 zeigt in Seitenansicht eine Beschichtungsvorrichtung nach der Erfindung.
Fig. 2 zeigt die Details von Fig. 1
Die
Fig. 3 u. 4 zeigen als Prinzipskizzen Vorrichtungen mit alternativen Auftrag- und Dosiersystemen.
Die Beschichtungsvorrichtung weist ein Auftragsystem 1 und in Laufrichtung der Papier- oder Kartonbahn 2 dahinter angeordnet ein Dosiersystem 3 mit einem
·» I
- 3 - / M.JC.0327.DE
Dosierelement auf. Vom Auftragsystem 1 wird Streichfarbe als Beschichtungsmaterial im Überschuß auf die Papier- oder Kartonbahn 2 aufgetragen und anschiießend von dem Dosierelement des Dosiersystems 3 bis auf das gewünschte Strichgewicht wieder abgerakelt.
Sowohl beim Auftragen als auch beim Dosieren wird die Bahn 2 jeweils von einer Gegenwalze 4, 5 über ihre gesamte Breite abgestützt. Die Bahn 2 umschlingt zunächst die Gegenwalze 4 des Auftragsystems 1, wird anschließend geradlinig zu der Gegenwalze 5 des Dosiersystems 3 geführt und verläßt diese nach einer Umschlingung in einem bestimmten Winkel. Der Durchmesser d1 der Gegenwalze 4 des Auftragsystems 1 beträgt 300 mm bis 1000 mm, der Durchmesser d2 der Gegenwalze 5 des Dosiersystems 3 beträgt 500 mm bis 1 500 mm. Der Abstand a der beiden Gegenwalzen 4, 5 voneinander ist möglichst gering gewählt, ohne daß sich die Gegenwalzen 4, 5 berühren. Er ist in jedem Fall kleiner als 500 mm, bevorzugt kleiner als 200 mm.
Innerhalb der vorstehenden Bereiche werden die Maße der Gegenwalzen 4, 5 in Abhängigkeit von der Maschinenbreite und -geschwindigkeit so gewählt, daß keine negativen dynamischen Effekte, z. B. Eigenfrequenzen, den Beschichtungsvorgang beeinträchtigen.
Die Gegenwalzen 4, 5 sind so im Gestell der Beschichtungsvorrichtung aufgehängt, daß die zwischen ihnen geradlinig verlaufende Bahnstrecke 6 unter einem Winkel a von 0° bis 90°, vorzugsweise 30° bis 60°, gegen die Horizontale steigend verläuft. Dieser Winkelbereich gewährleistet einen störungsfreien Rückfluß der vom Dosierelement abgerakelten Streichfarbe.
Zum Auftragen der Streichfarbe im Überschuß werden bevorzugt sogenannte Walzenauftragwerke mit einer Auftragwaize 7 oder sogenannte Short-dwell-Auftragwerke mit einer zur Bahn 2 hin offenen Düsenkammer eingesetzt, der Streichfarbe im Überschuß und mit erhöhtem Druck zugeführt wird. Bei Short-dwell-Auftragwerken ist die Düsenkammer an ihrer Auslaufseite von einem Dosierelement, z. B. einem Schabermesser, abgeschlossen, wie in Figur 3 dargestellt ist.
-4-/M.JC.0327.DE
Die Fig. 1, 2 und 4 zeigen ein Walzenauftragwerk mit einer mittels eines Antriebs drehbaren Auftragwalze 7, die mit der Gegenwalze 4 einen Auftragspalt bildet, dem von der Bahneinlaufseite her Beschichtungsmaterial im Überschuß zugeführt wird. Die Auftragwalze 7 bei der Ausführungsform nach Figur 1 weist einen Durchmesser von 5 mm bis 200 mm, vorzugsweise 10 mm bis 150 mm, auf und bildet mit der Gegenwalze 4 einen Auftragspalt von 0,01 mm bis 2 mm Weite an der engsten Stelle. Sie ist an ihrer der Gegenwalze 4 abgewandten Rückseite von einem in einem in Arbeitsstellung unbeweglichen Halter gelagerten Stab 8 über die gesamte Arbeitsbreite gegen Durchbiegung abgestützt. Die Zuführung von Streichfarbe in den Auftragspalt erfolgt an der Einlaufseite der Bahn 2 über einen Zuführkanal 9, der von einem sich bis in die Nähe des Auftragspalts erstreckenden Leitblech 10 und dem Umfang der Auftragwalze 7 gebildet wird. Der Zuführkanal 9 wird aus einer Farbkammer 11 gespeist, die an eine Streichfarbenzufuhr angeschlossen ist. Die überschüssige Streichfarbe läuft auf der Rückseite des Leitblechs 10 gegen die Bahnlaufrichtung in die Farbkammer 11 zurück.
Damit die Bahn 2 den Bereich der Auftragszone möglichst geradlinig verläßt, ist das die Streichfarbe auftragende Element {in Figur 1 und 2 die Auftragswalze 7) so angeordnet, daß der Winkel ß\ zwischen dem Radius r1 der Gegenwalze 4 an das Ende der Auftragszone (in Figur 1 und 2 an den Auftragspalt) und der geradlinigen Bahnstrecke 6 85 ° bis 95 ° beträgt. Bevorzugt beträgt der Winkel &bgr; 1 90 °, so daß die Bahn 2 die Auftragszone geradlinig verläßt. Die auf die Gegenwalze 4 auflaufende Bahn 2 ist so geführt, daß der Umschlingungswinke! y\ bis zum Ende der Auftragszone 0° bis 135°, bevorzugt 90° bis 135°, beträgt. Bei dem bevorzugten Winkelbereich wird die Bahn sicher glatt an der Gegenwalze 4 anliegend beim Auftragen geführt.
Zum Abstreifen des Überschußfilms bis auf das gewünschte Strichgewicht wird bevorzugt ein Dosiersystem 3 eingesetzt, das ein Schabermesser 12 als Dosierelement enthält. Das Schabermesser 1 2 ist mit seinem Fuß in einem zur Gegenwalze 5 hin- und zurückbewegbar in einem Schaberbalken 13 gelagerten Klemmbalken 14 befestigt. Der Schaberbalken 13 ist mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit 15 um die Schabermesserspitze schwenkbar zwischen zwei Seitenteilen 16 im Gestell aufgehängt. Die Seitenteile 16 selbst sind mit den Schaberbalken 10 von der Gegenwalze
- 5-/M.JC.0327.DE
5 abschwenkbar gelagert, &zgr;. B. um einen Wechsel des Schabermessers 12 durchführen zu können. Mit dieser Konstruktion läßt sich die Anpreßkraft des Schabermessers 12 an der Bahn 2 durch eine Verschiebung des Schabermesserfußes mit dem Klemmbalken 14 einstellen, ohne den durch Verschwenken des Schaberbalkens 13 eingestellten Winkel zwischen der Schabermesserspitze und der Bahn 2 zu verändern.
Das Dosiersystem 3 ist an seiner Gegenwalze 5 so angeordnet, daß sich die Dosieriinie des Dosierelements - in Figur 1 und 2 die Schabermesserspitze - in dem Bereich befindet, wo die geradlinige Bahnstrecke 6 auf die Gegenwalze 5 aufläuft. So wird gewährleistet, daß die Bahn 2 vor dem Dosieren geradlinig oder nur unwesentlich gekrümmt verläuft. Der Winke! ß2 zwischen der geradlinigen Bahnstrecke 6 und dem Radius r2 der Gegenwalze 5 an die Dosierlinie beträgt 85" bis 95°. Hinter der Dosierlinie wird die Gegenwalze 5 von der Bahn 2 in einem Winkel y2 umschlungen, der 0° bis 90°, vorzugsweise 3° bis 60°, beträgt.
Die Gegenwalzen 4, 5 sind auf ihrer Mantelfläche mit Gummi beschichtet, bevorzugt mit einer Shore-Härte von ca. 80.
Nach einer nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform wird die geradlinige Bahnstrecke 6 an der unbeschichteten Rückseite von einem die beiden Gegenwalzen 4, 5 umlaufenden Stützband abgestützt. Bei dieser Ausführungsform brauchen die Gegenwalzen 4, 5 nicht beschichtet zu sein, da das Stützband aus einem Material gefertigt ist, das die für das Auftragen und Dosieren geforderte Elastizität und Härte aufweist.
Die Fig. 1 und 2 zeigen die bevorzugte Ausführungsform mit einer Auftragwalze 7 und einem Schabermesser 12 als Dosierelement. Ein Schabermesser als Dosierelement ist besonders zum Beschichten bei sehr hohen Bahngeschwindigkeiten geeignet.
Ais alternative Auftragssysteme sind Walzenauftragwerke mit einer Auftragwalze 1 9 mit größerem Durchmesser (z. B. 300 mm bis 750 mm), die aus einer Farbwanne 20 schöpft, oder Short-DweN-Auftragwerke mit einer zur Bahn 2 hin offenen Düsen-
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kammer möglich. In Fig. 3 ist ein Short-Dweil-Auftragwerk in Kombination mit einem Blade-Dosiersystem dargestellt. Die Düsenkammer i 6 ist an ihrer Auslaufseite von einem zusätzlichen Dosierelement, insbesondere einem Schabermesser 17, abgeschlossen. An dessen Spitze endet die Auftragzone.
In Fig. 4 ist die Kombination eines Walzenauftragwerks 1 mit einem Dosiersystem dargestellt, das ein Luftmesser als Dosierelement enthält. Das Luftmesser besteht aus einer sich über die Breite der Bahn 2 erstreckenden Schlitzdüse 18, die an eine Druckluftzufuhr angeschlossen ist. Aus der Schlitzdüse 18 wird ein Druckluftstrah! gegen den Überschußfilm geleitet, um den Überschuß bis auf das gewünschte Strichgewicht abzustreifen. Weitere einsetzbare Dosierelemente sind die eingangs erwähnten drehbaren Rakelstangen oder Rakelleisten.
Das Abstützen der Bahn 2 beim Auftragen und Dosieren mit zwei getrennten Gegenwaizen 4, 5 hat den weiteren Vorteil, daß sich ein kontrollierter Bahnzug zwischen dem Auftragen und dem Dosieren einstellen läßt. Dies ermöglicht eine Minimierung des Risikos, daß eine Bahn beim Beschichten reißt.

Claims (9)

- 7 - / M.JC.0327.DE 05.02.1996 Jagenberg Papiertechnik GmbH, Neuss SCHUTZANSPRÜCHE
1.
Vorrichtung zum Beschichten von Materialbahnen (2), insbesondere Papier- oder Kartonbahnen, mit einem Auftragsystem (1), das Beschichtungsmaterial im Überschuß auf die Materialbahn (2) aufträgt, einem Dosiersystem (3) mit einem Dosierelement (12), das überschüssiges Beschichtungsmateria! abrakelt, und mit einer die Materialbahn (2) im Bereich des Auftragsystems (1) und Dosiersystems (3) abstützenden Gegenwalze (4, 5), dadurch gekennzeichnet, daß für das Auftragsystem (1) und Dosiersystem (3) getrennte Gegenwalzen (4, 5) mit Abstand voneinander angeordnet sind, zwischen denen die Bahn (6) geradlinig geführt ist.
2.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser d1 der Gegenwaize (4) des Auftragsystems (1) 300 mm bis 1000 mm, der Durchmesser d2 der Gegenwalze (5) des Dosiersystems {3) 500 mm bis 1500 mm und der Abstand a der beiden Gegenwalzen {4, 5) voneinander weniger als 500 mm, bevorzugt weniger als 200 mm, beträgt.
3.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geradlinige Bahnstrecke (6) unter einem Winke! &agr; von 0° bis 90°, vorzugsweise von 30° bis 60°, gegen die Horizontale steigend verläuft.
- 8 - /M.JC.0327.DE
4.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die Streichfarbe auftragende Element (7) des Auftragsystems (1) so angeordnet ist, daß der Winkel /?1 zwischen dem Radius r1 der Gegenwalze (4) an das Ende der Auftragszone und der geradlinigen Bahnstrecke (6) 85° bis beträgt.
5.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1bis4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosiersystem (3) so an seiner Gegenwalze (5) angeordnet ist, daß der Winke! /?2 zwischen der geradlinigen Bahnstrecke (6) und dem Radius r2 der Gegenwaize (5) an die Dosierlinie zwischen 85° und 95° beträgt.
6.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenwalze (4) des Auftragsystems {1) in einem Umschlingungswinkel y\ bis zum Ende der Auftragszone von 0° bis 135°, bevorzugt 90° bis 135°, von der Bahn (2) umschlungen ist.
7.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenwalze (5) des Dosiersystems (3) hinter der Dosierlinie von der Bahn (2) in einem Winkel y2 umschlungen wird, der 0° bis 90°, vorzugsweise 3° bis 60°, beträgt.
8.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein Walzenauftragwerk als Auftragsystem (1) und ein Dosiersystem (3) mit einem Schabermesser (12) als Dosierelement.
9.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein Short-dwell-Auftragwerk als Auftragsystem (1) und ein Dosiersystem (3) mit Schabermesser (12) als Dosierelement.
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