WO2010112243A1 - Vorrichtung und verfahren zum beschichten von materialbahnen, insbesondere papier- oder kartonbahnen - Google Patents

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    • D21H23/78—Controlling or regulating not limited to any particular process or apparatus

Definitions

  • the invention relates to a metering system for devices for metering and / or leveling a liquid applied to a moving surface pasty medium in which the supplied material web, in particular a paper, cardboard or other fibrous web is guided around a counter-roller, according to the preamble of claim 1
  • the application e.g. Coating color, either directly on the web or indirectly first on a roller, which then passes the predosed film of coating color to the web.
  • the adjusting elements consisting of a pressing element which can be pressed by means of zonal force generating elements against the doctor blade, wherein the
  • Machine width to change the contact pressure for adjustment in the machine direction (MD), an adjustment of the clamping bar is provided.
  • Adjustment of the clamping bar will change the geometric and thus also the force conditions on the doctor blade.
  • the invention is therefore based on the object of disclosing an apparatus and a method for metering and / or leveling a fluid applied to a running surface liquid to pasty medium or the controllability of the dosing improved, so the job profile both in CD and in MD direction is possible and also simplifies the structural design.
  • a device (1) according to the invention consists essentially of a metering element which can be pressed against the material web / counter-roller, in particular an elastic doctor blade.
  • the metering gap is influenced by means of an adjusting element which presses on the doctor blade below the metering gap.
  • the adjusting element consists of a movable, elastic support strip, at least two movable plungers and at least.
  • a first and a second force generating means which are supported against the scraper bar.
  • the force generating means are arranged so that they act in opposite directions on the plunger.
  • the metering element may also be a doctor blade rotatably mounted in a holder, in which case the adjusting element preferably presses on the holder in the center.
  • the first force generating means is designed so that it can produce zonally different forces, e.g. zonal air cushions that can be supplied with different air pressures.
  • Other power generating means such as pneumatic cylinders, push rod motors or piezo elements are conceivable.
  • first force generating means pushes the dosing against the web / counter roll.
  • At least one plunger is associated with each first force generating means.
  • the second force generating means presses with a, the first force generating means, counteracting force simultaneously on all plungers, preferably with at least one, extending over the width of the metering air hose.
  • the forces of the force generating means can be regulated.
  • An advantage of the invention is to be considered that the forces act directly on the plunger on the support bar and from there on the doctor blade. It is not necessary to divert forces that could cause a jolt. Due to the very compact and simple construction of the installation and maintenance costs is relatively low. In addition, reduced in the case of failure of a force element, the risk that the doctor blade is permanently deformed by overload, as always act only the resulting forces.
  • a medium is first applied in abundance to the material web and then metered to the desired coating weight with a metering element, in particular with an elastic doctor blade.
  • the deviation from a linear course of the coating weight across the working width (CD) is determined, which then regulates an adjustment as a controlled variable.
  • the deviation in the machine direction (MD) is also determined, which then also controls the adjustment as a controlled variable.
  • Figure 1 shows a schematic side view of the invention
  • Figure 2 shows a schematic plan view of an adjusting element with three
  • FIG. 1 shows, in a schematically simplified representation, the structure of a device 1 according to the invention for metering and / or leveling a liquid to pasty medium 9 applied to a running surface, in which the supplied material web 7, in particular a paper, cardboard or other Fiber web, a counter-roller 8 is guided.
  • the force elements 2; 4 are here compressed air hoses against solid stops 13, 14, on the scraper 1, supported.
  • the force of the pressure hoses 2; 4 acts in opposite directions on the plunger 3, which are arranged side by side distributed over the entire width of the support strips 5 and the doctor blade 6.
  • Each plunger is associated with a compressed air hose / pillow 2, which moves the plunger with pressure increase in the direction of doctor blade and so increases the force on the doctor blade and reduces the metering gap 10.
  • the support strip 5 is mounted freely movable in the direction of force and transmits the resulting force of the plunger 3 on the doctor blade 6.
  • the support bar is elastic or has slots between the zones.

Landscapes

  • Coating Apparatus (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

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 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.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Beschichten von Materialbahnen, insbesondere Papier- oder Kartonbahnen
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 EP11 18708 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 DE19627688 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 drückbar 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 DE3908386 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 Ruckein 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 Fläche = PI * ((Durchmesser -(Hub+Bauhöhe) *PI / 2) :2 f Wirkkraft = aktive Fläche * 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:
Figur 1 : zeigt eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen
Vorrichtung
Figur 2: zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Verstellelement mit drei
Zonen
Die Figur 1 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung den Aufbau einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung 1 1 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 1 1 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. Bezugszeichenliste
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
1 1 Verstellelement 12 Klemmvorrichtung
13,14 Anschlag
15 Druckluftanschluss

Claims

Patentansprüche
1 . 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(I O) angeordneten Verstellelement (1 1 ), zur Beeinflussung des Anpressdrucks,
- wobei das Verstellelement (1 1 )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.
2. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Krafterzeugungsmittel (2) zonal unterschiedliche Kräfte erzeugen kann.
3. 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.
4. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Krafterzeugungsmittel (2) das Dosierelement (6) gegen die Materialbahn/ Gegenwalze drückt.
5. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedem ersten Krafterzeugungsmittel (2) mind. ein Stößel (3) zugeordnet ist.
6. 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.
7. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Krafterzeugungsmittel (4) mind. ein, sich über die Breite des Dosierelements (6) erstreckender, Luftschlauch ist.
8. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kräfte der Krafterzeugungsmittel (2,4) regelbar sind.
9. 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 (1 1 ), 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 (1 1 ) regelt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem ersten und zweiten Krafterzeugungsmittel (2, 4) entgegengesetzt Kräfte erzeugt werden.
1 1 . 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.
12. 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.
13. 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.
PCT/EP2010/050660 2009-03-31 2010-01-21 Vorrichtung und verfahren zum beschichten von materialbahnen, insbesondere papier- oder kartonbahnen WO2010112243A1 (de)

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