EP0896090A1 - Verfahren zum direkten oder indirekten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton - Google Patents
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- D21H25/10—Rearranging applied substances, e.g. metering, smoothing; Removing excess material with blades
Definitions
- the present invention relates to a method for direct or indirect application of a liquid or pasty Medium on a running material web, in particular from Paper or cardboard.
- a rotating counter surface for example an endless belt or a counter roller
- the doctor element by pivoting the entire support beam and the attached Doctor element holder in a predetermined adjustment position move and with a predetermined contact pressure running counter surface, e.g. the surface of an application roller or the surface of the material web itself, pressed.
- a predetermined contact pressure running counter surface e.g. the surface of an application roller or the surface of the material web itself, pressed.
- the in Used in connection with such a method Order facilities are also usually with one or more on the longitudinal extension of the Application device distributed actuators, e.g. mechanical, electrical, electromagnetic, hydraulic or pneumatic actuators and the like, equipped, which are attached to the support beam and for fine adjustment of the contact pressure exerted on the doctor element evenly over essentially the entire width of the material web or else act differently in zones on the doctor element and so regardless of the adjustment of the support beam itself (Fine) adjustment of the cross and / or longitudinal profile allow.
- the Application device distributed actuators e.g. mechanical, electrical, electromagnetic, hydraulic or pneumatic actuators and the like
- the aforementioned method basically both for the so-called “stiff blade mode of operation” as also used for the so-called “bent blade mode of operation".
- a stiff blade mode of operation a usually at his Contact surface obliquely ground doctor blade element under one certain working or squeegee angle to the doctored Counter surface pressed and this angle usually also with one to correct the stroke weight or the cross and / or Longitudinal profile required change of the contact pressure maintained.
- a elastically deformable doctor element usually one Doctor blade, at a smaller angle to the doctor blade Counter surface pressed and depending on the required coat weight the contact pressure and / or the working or blade angle varies.
- the stiff blade mode of operation the is Blade angle usually around 25-45 ° and in the bent blade driving style approx. up to 25 °. The settings mentioned however, they should only be understood as rough reference values.
- EP 0 617 168 A1 is a generic one Method known in which instead of the support or Doctor bar or a correspondingly pivotable Doctor blade holder an entire dosing device Application device at which a bent blade mode of operation too operating doctor element is fixed, in an analogous manner is pivotable and adjustable. For fine adjustment of the The longitudinal and / or transverse profiles are again separate Actuators provided.
- the present invention is based on the object to provide generic method that the the prior the disadvantages inherent in technology as far as possible avoids and that a good reproducibility one for certain operating conditions and parameters selected Setting allowed.
- the method according to the invention is generally with everyone any suitable application, for example a nozzle or Free jet nozzle applicator, a roller or Bucket roller application unit belonging to the group of the so-called long dwell time applicators, or with a Application unit with application chamber or pressure chamber application unit, e.g. a so-called short dwell time applicator, etc. feasible with the appropriate order facilities or dosing devices (preliminary and / or End dosing devices) are equipped.
- the method according to the invention is basically any suitable doctor elements, but especially with Doctor elements in the bent blade or stiff blade Driving style can be operated, for example elastic deformable doctor blades or doctor blades, or else Roller doctor blade, doctor blade rods with a smooth and / or rough surface or profile doctor rods attached to an elastically deformable blade-like squeegee or elastic in itself trained doctor carrier are arranged.
- the said Doctor elements are preferably very wear-resistant designed, for example, by using remelt hardened or nitrided materials or by attaching a wear-resistant coating, for example one Ceramic coating.
- adjustable Doctor element holder can be both a adjustable support or squeegee on which the Doctor element is fixed directly, as well as one to one movable or immovable support or squeegee arranged and adjustable relative to this fastening or Act holding device for the doctor element.
- Under a counter surface is either a running one Application roller area for an indirect order, the running web surface even with a direct one Order or a standing counter surface too understand.
- a medium to be applied identifies a medium the surface to be coated (e.g. the surface an application roller or the material web surface) has not contacted while an applied medium already adheres to the surface to be coated or this touches.
- the originally selected predetermined adjustment position of the Doctor element holder during operation for the purpose of Readjusting the contact pressure or the working angle of the Doctor blade element is subject to permanent change in the method according to the invention given at Requirements once predetermined adjustment position (that is e.g .: the predetermined swivel angle of the adjustable Doctor bar and the predetermined thereby achieved Preload of the doctor element) for a defined Keep production area unchanged (one as a result of Wear of the doctor element changed position relatively to the counter surface as well as a related change of the Contact pressure and / or the blade angle is in contrast admitted to the state of the art), while a Change in the applied or applied Medium forces exerted on the doctor element.
- predetermined adjustment position that is e.g .: the predetermined swivel angle of the adjustable Doctor bar and the predetermined thereby achieved Preload of the doctor element
- the procedure is changed by the one to be applied or applied medium applied to the doctor element Forces evenly over essentially the entire Machine width and / or different zones. On this way is both longitudinal and that if necessary Cross profile of the order achieved adjustable.
- the medium for example, both before and after the order, in each However, before the manipulated medium section passes through through the doctor element, evenly over substantially the entire web width or different zones heated and / or cooled.
- Cooling or heating equipment on the in connection with the Commissioned process used according to the invention intended.
- These facilities can work on an order or Dosing device of the applicator to Example in the nozzle slot of a nozzle applicator or at a distance from one already with the medium coated web or applicator roller section be arranged and preferably extend over the essentially the entire machine width.
- the viscosity can further varied e.g. through a (local) Change in solids content and / or by (zone by zone) different concentration of ingredients with thickening effect.
- a (local) Change in solids content and / or by (zone by zone) different concentration of ingredients with thickening effect can be used.
- the Process step of varying the viscosity of the medium is also applicable to the manipulation of a cross profile he prefers to adjust a longitudinal profile in connection with a nozzle applicator or a roller applicator used.
- the previously described influencing of the medium and the doctor element is in contrast to the prior art possible without moving actuators or adjusting mechanisms and thus allows a simplified and easier to maintain Construction of the associated commission and is well mastered in terms of control technology.
- the method according to the invention provides that Change the by the applied or applied Medium applied forces on the doctor element by varying to achieve the solids content of the medium.
- Another advantageous variant of the invention provides that changing the to be applied by the applied medium applied forces on the doctor element by varying the dosing amount of the medium to be applied he follows. In terms of process engineering, this is particularly easy to do realize.
- the changing can the by the medium to be applied or applied to the Doctoral element applied forces in an advantageous manner also by varying the pressure of the medium to be applied respectively. It is possible to use both the static and also appropriately increase the dynamic pressure of the medium change.
- the method according to the invention takes place accordingly Change the by the applied or applied Medium applied forces on the doctor element by varying the geometry of the application device.
- This in turn is the dosing quantity and / or the static or dynamic pressure of the medium changeable.
- a Nozzle applicator used as applicator so could be achieved by a uniform over the entire web width or locally different setting of the Nozzle gap geometry achieves the desired force effect become.
- Another advantageous Embodiment of the method according to the invention Change the by the applied or applied Medium applied forces on the doctor element by varying the dwell time of the medium between an order zone of the Application device and the doctor element.
- the procedure is in the present case as a procedure for direct application of a liquid or pasty medium 2 designed for a running material web 4 and is by means of of an applicator, which is a free jet nozzle application device 6, one of the free jet nozzle application device 6 downstream flexible and with a wear-resistant ceramic coating Doctor blade 8, one via an actuating device 10 adjustable doctor element holder 12 on which the doctor blade 8 is held, and includes a counter roller 14.
- the Counter roll 14 rotates in the direction indicated by arrow 16 Direction and supports on its lateral surface along one Support section the material web 4. By the Direction of rotation of the counter roller 14 is also the direction of rotation the material web 4 predetermined.
- the material web 4 is a web guide roller 18th fed and on the outflow side of the order work, i.e. in the Figure right, the web of material 4 after coating discharged via a web guide roller 20.
- the free jet application device 6 is the material web to be coated 4 in the area of the support section in which the Material web 4 is supported on the counter roller 14.
- the Free jet nozzle application device 6 has a nozzle gap 22 with setting means 24, which allow the Nozzle gap width both uniform over essentially the entire web width as well as locally adjust.
- the doctor blade 8 is first activated by activating the Adjustment mechanism 10 of the doctor element holder 12 in a brought predetermined adjustment position in which it with a predetermined contact pressure and in the present example in bent blade driving style pressed against the running material web 4 (F) will.
- This basic setting once selected, is used during further order operation, also in the event of blade wear, maintained unchanged.
- the Computer unit 32 From the measured values of the measuring station 28, 30 the Computer unit 32 continuously the actual values x1, x2 for the cross and / or Longitudinal profile of the uncoated material web 4 and the coated material web 4. These actual values x1, x2 are with predetermined target values xS for the transverse and / or Longitudinal profile compared in the computer unit 32 are stored or supplied to it. Deviations between the actual values x1, x2 and the target values xS converted into corresponding manipulated variables y, which via the Control unit 36 and line 38 to the setting means 24 be passed on. Corresponding, then take place there essentially the entire machine or Material web width uniform and / or zone by zone different adjustments of the nozzle gap width. On this way, the ones to be applied by or applied medium to the doctor blade 8 applied forces evenly over essentially the entire machine width and / or changed differently in zones, while the initial adjustment position (basic setting) of the Doctor element holder 12 is kept constant.
- changing the Medium 2 to be applied or applied to the doctor blade 8 forces exerted by varying the geometry of the Application device 6, that is, its nozzle gap width, and connected by varying the dosing amount and the Pressure of the medium 2 to be applied can be a corresponding effect also by varying the viscosity and / or the solids content of the medium 2 can be achieved.
- a change in viscosity of the medium 2 is, for example by means of a free jet nozzle application device 6 integrated temperature control device 40 feasible, the one or has several heating and / or cooling elements, so that the Medium 2 evenly over essentially the entire Machine width and / or heated differently in zones and / or can be cooled.
- the tempering device 40 can either be in place of the previously described Nozzle gap adjustment or used in addition to it become. It is also possible to use the temperature control device 40 in the control loop explained above, as by Dashed lines 42 shown.
- Influencing the solids content of the medium 2 is Example using a free jet nozzle application device 6 corresponding solids content admixing device 44 feasible, the one or more Mixing elements has, so that by uniform or but different additions of suitable ones Solids manipulated the medium 2 accordingly and in senses according to the invention by the to be applied or applied medium 2 exerted on the doctor element 8 Forces are changed.
- the solids admixing device too 44 can either be instead of the above described nozzle gap adjustment or in addition to it be used.
- the invention is not based on the above embodiment, this is only the general explanation of the basic idea serves the invention, limited. Within the scope of protection the method according to the invention can also be a different one as the embodiment described above. The The method can in particular have features that a combination of the individual characteristics of the Represent claims. Furthermore it is possible initially positioning the squeegee holder in a predetermined adjustment position by the combined movement an adjustable doctor bar and an attached, relative to the squeegee adjustable fastening or Make holding device for the doctor element.
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- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Paper (AREA)
- Sanitary Thin Papers (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum direkten oder indirekten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums (2) auf eine laufende Materialbahn (4), insbesondere aus Papier oder Karton, mittels eines Auftragwerks mit mindestens einer Auftragseinrichtung (6), mindestens einem Rakelelement (8), sowie mindestens einer Rakelelementhalterung (12), an der das Rakelelement (8) gehalten und mittels wenigstens einer Verstellbewegung (10) der Rakelelementhalterung (12) mit einem vorbestimmten Anpreßdruck an eine Gegenfläche (4) anpreßbar ist, umfassend folgende Schritte zum Einstellen eines gewünschten Quer- und/oder Längsprofils des aufzutragenden oder aufgetragenen Mediums: Anpressen des Rakelelements (8) mit einem vorbestimmten Anpreßdruck an die Gegenfläche (4) mittels Verstellen (10) der Rakelelementhalterung (12) in eine vorbestimmte Verstellposition, und Verändern der durch das aufzutragende oder aufgetragene Medium (2) auf das Rakelelement (8) ausgeübten Kräfte, während die Verstellposition der Rakelelementhalterung (12) für einen bestimmten Produktionsbereich konstant gehalten wird. <IMAGE>
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum direkten
oder indirekten Auftragen eines flüssigen oder pastösen
Mediums auf eine laufende Materialbahn, insbesondere aus
Papier oder Karton.
Gattungsgemäße Verfahren werden in der Regel mittels
Auftragswerken im Rahmen von sogenannten Streichanlagen
durchgeführt, um eine laufende Materialbahn, die
beispielsweise aus Papier, Karton oder einem Textilwerkstoff
besteht, ein- oder beidseitig mit einer oder mehreren
Schichten des Mediums, beispielsweise Farbe, Stärke,
Imprägnierflüssigkeit oder dergleichen, zu versehen.
Beim sogenannten direkten Auftrag wird das flüssige oder
pastöse Medium von einer Auftragseinrichtung direkt auf die
Oberfläche der laufenden Materialbahn aufgetragen, die
während des Auftrags auf einer umlaufenden Gegenfläche,
beispielsweise einem Endlosband oder einer Gegenwalze,
gestützt wird. Beim indirekten Auftrag des Mediums wird das
flüssige oder pastöse Medium hingegen zunächst auf eine
Trägerfläche, z.B. die Oberfläche einer als Auftragwalze
ausgestalteten Gegenwalze, aufgebracht, um von dort in einem
Walzenspalt, durch den die Materialbahn hindurchläuft, von
der Auftragwalze auf die Materialbahn übertragen zu werden.
In dem "Papiermacher-Taschenbuch", Ausg. März 1993, S. 206
und 207, Kapitel 5.7.2.3.5, ist ein gattungsgemäßes Verfahren
zum direkten oder indirekten Auftragen eines flüssigen oder
pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn beschrieben,
bei dem mittels eines Auftragwerks (hier: eine sog.
Glättschaber-Streicheinrichtung), das eine
Auftragseinrichtung, ein der Auftragseinrichtung
nachgeschaltetes Rakelelement, z.B. eine Rakelklinge oder ein
Schaberblatt, sowie eine an einem schwenkbaren Stütz- bzw.
Rakelbalken fixierte und mit diesem mitschwenkbare
Rakelelementhalterung, an der das Rakelelement gehalten ist,
umfaßt, ein gewünschtes Quer- und/oder Längsprofils des
aufzutragenden oder aufgetragenen Mediums eingestellt wird.
Zu diesem Zweck wird das Rakelelement durch Verschwenken des
gesamten Stützbalkens und der daran befestigten
Rakelelementhalterung in eine vorbestimmte Verstellposition
verfahren und mit einem vorbestimmten Anpreßdruck an eine
laufende Gegenfläche, z.B. die Oberfläche einer Auftragswalze
oder die Oberfläche der Materialbahn selbst, gepreßt. Die im
Zusammenhang mit einem derartigen Verfahren eingesetzten
Auftragseinrichtungen sind des weiteren üblicherweise mit
einem oder mehreren über die Längserstreckung der
Auftragseinrichtung verteilten Stellgliedern, z.B.
mechanische, elektrische, elektromagnetische, hydraulische
oder pneumatische Aktuatoren und dergleichen, ausgestattet,
die an dem Stützbalken befestigt sind und zur Feineinstellung
des auf das Rakelelement ausgeübten Anpreßdruckes gleichmäßig
über im wesentlichen die gesamte Materialbahnbreite oder aber
zonenweise unterschiedlich auf das Rakelelement einwirken und
so unabhängig von der Verstellung des Stützbalkens selbst die
(Fein-) Einstellung des Quer- und/oder Längsprofils
gestatten. Sowohl aufgrund der stets vorhandenen
Fertigungsungenauigkeiten der Auftragseinrichtung und der zu
beschichtenden Materialbahn sowie des Verschleißes des
Rakelelements und der damit verbundenen lokal
unterschiedlichen Anpressung des Rakelelements an die
beschichtete Gegenfläche als auch aufgrund wechselnder
Betriebs- und Produktionsbedingungen ist es indes
erforderlich das Quer- und/oder Längsprofil laufend zu
korrigieren. Dies geschieht bei diesem bekannten Verfahren
durch ein Verändern der ursprünglich gewählten
Verstellposition des Stützbalkens und/oder durch ein
gleichmäßiges oder ungleichmäßiges Verändern der durch die
Stellglieder auf das Rakelelement ausgeübten Kräfte. Das
heißt, im laufenden Betrieb des Auftragwerkes wird die
Verstellposition des Stützbalken bzw. die Stellpositionen der
auf das Rakelelement wirkenden Stellglieder permanent
nachgeregelt bzw. -gesteuert. Es ist ersichtlich, das dieses
Verfahren nicht nur einen hohen regelungstechnischen und
konstruktiven Aufwand mit einer Vielzahl von aufwendigen und
teueren Stellgliedern erfordert, und damit recht
kostenintensiv ist, sondern auch zu Problemen bei der
Reproduzierbarkeit der für bestimmte Betriebsbedingungen und
-parameter gewählten Einstellungen führt.
Es ist anzumerken, daß das vorhergenannte Verfahren
grundsätzlich sowohl für die sog. "stiff blade-Fahrweise" als
auch für die sog. "bent blade-Fahrweise" Anwendung findet.
Bei der stiff blade-Fahrweise wird ein i.d.R. an seiner
Kontaktfläche schräg angeschliffenes Rakelelement unter einem
bestimmten Arbeits- oder Rakelwinkel an die abzurakelnde
Gegenfläche gedrückt und dieser Winkel meist auch bei einer
zur Korrektur des Strichgewichtes bzw. des Quer- und/oder
Längsprofils erforderlichen Änderung des Anpreßdrucks
beibehalten. Bei der bent blade-Fahrweise hingegen wird ein
elastisch deformierbares Rakelelement, üblicherweise eine
Rakelklinge, unter einem kleineren Winkel an die abzurakelnde
Gegenfläche gedrückt und je nach erforderlichem Strichgewicht
der Anpreßdruck und/oder der Arbeits- oder Klingenwinkel
variiert. In der stiff blade-Fahrweise beträgt der
Klingenwinkel üblicherweise zirka 25-45° und in der bent
blade-Fahrweise zirka bis 25°. Die genannten Einstellungen
sind jedoch nur als grobe Anhaltswerte zu verstehen.
Die zuvor im Zusammenhang mit der Reproduzierbarkeit der für
bestimmte Betriebsbedingungen und -parameter zu wählenden
Einstellungen geschilderten Probleme sind bei der besagten
bent blade-Fahrweise im Hinblick auf die zu erzielende
Strichqualität besonders gravierend.
Ein dem eingangs beschriebenen bekannten Verfahren im
wesentlichen entsprechendes Verfahren zum Auftragen eines
flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende
Materialbahn, bei dem anstelle des gesamten Stütz- bzw.
Rakelbalkens jedoch nur eine entsprechend verstellbare
Rakelklingenhalterung verschwenkt wird, ist in der
DE 29 13 421 B2, in der mit dem Gegenstand dieser
Druckschrift korrespondierenden DE 30 362 74 C2 und in der WO
94/03282 offenbart.
Des weiteren ist aus der EP 0 617 168 A1 ein gattungsgemäßes
Verfahren bekannt, bei dem anstelle des Stütz- bzw.
Rakelbalkens oder einer entsprechend verschwenkbaren
Rakelklingenhalterung eine gesamte Dosiereinrichtung der
Auftragseinrichtung, an der ein in bent blade-Fahrweise zu
betreibendes Rakelelement fixiert ist, in analoger Weise
verschwenkbar und einstellbar ist. Zur Feineinstellung des
Längs- und/oder Querprofils sind wiederum separate
Stellglieder vorgesehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein
gattungsgemäßes Verfahren bereitzustellen, das die dem Stand
der Technik anhaftenden Nachteile möglichst weitgehend
vermeidet und das eine gute Reproduzierbarkeit einer für
bestimmte Betriebsbedingungen und -parameter gewählten
Einstellung gestattet.
Die zuvor genannte Aufgabe wird gelöst durch ein
erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 1.
Dieses Verfahren zum direkten oder indirekten Auftragen eines
flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende
Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, mittels
eines Auftragwerks mit mindestens einer Auftragseinrichtung,
mindestens einem Rakelelement, sowie mindestens einer
Rakelelementhalterung, an der das Rakelelement gehalten und
mittels wenigstens einer Verstellbewegung der
Rakelelementhalterung mit einem vorbestimmten Anpreßdruck an
eine Gegenfläche anpreßbar ist, umfaßt folgende Schritte zum
Einstellen eines gewünschten Quer- und/oder Längsprofils des
aufzutragenden oder aufgetragenen Mediums:
Bei der Verwendung von Klingen als Rakelelemente wird
allenfalls der Arbeitswinkel an die veränderte
Krafteinwirkung angepaßt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist generell mit jedem
beliebigen geeigneten Auftragswerk, zum Beispiel einem Düsen- bzw.
Freistrahldüsenauftragswerk, einem Walzen- bzw.
Schöpfwalzenauftragswerk, die der Gruppe der sog. long dwell
time applicators angehören können, oder mit einem
Auftragswerk mit Auftragskammer bzw. Druckkammerauftragswerk,
z.B. einem sog. short dwell time applicator, usw.
realisierbar, die mit entsprechenden Auftragseinrichtungen
beziehungsweise Dosiereinrichtungen (Vor- und/oder
Enddosiereinrichtungen) ausgestattet sind. Das
erfindungsgemäße Verfahren ist grundsätzlich mit beliebigen
geeigneten Rakelelementen ausführbar, insbesondere jedoch mit
Rakelelementen, die in der bent blade- oder stiff-blade
Fahrweise betreibbar sind, so zum Beispiel elastisch
deformierbare Rakel- oder Schaberklingen, oder aber auch
Rollrakel, Rakelstäbe mit glatter und/oder rauher Oberfläche
oder Profilrakelstäbe, die an einem elastisch deformierbaren
klingenartigen Rakelträger oder einem in sich elastisch
ausgebildeten Rakelträger angeordnet sind. Die besagten
Rakelelemente sind vorzugsweise sehr verschleißfest
ausgestaltet, etwa durch die Verwendung umschmelzgehärteter
oder nitrierter Werkstoffe oder durch die Anbringung einer
verschleißfesten Beschichtung, zum Beispiel einer
Keramikbeschichtung. Bei der verstellbaren
Rakelelementhalterung kann es sich sowohl um einen
verstellbaren Stütz- oder Rakelbalken, an dem das
Rakelelement direkt fixiert ist, als auch um eine an einem
beweglichen oder unbeweglichen Stütz- oder Rakelbalken
angeordnete und relativ zu diesem verstellbare Befestigungs- oder
Halteeinrichtung für das Rakelelement handeln. Unter
einer Gegenfläche ist entweder eine laufende
Auftragswalzenfläche bei einem indirektem Auftrag, die
laufende Materialbahnoberfläche selbst bei einem direktem
Auftrag oder aber auch eine stehende Gegenfläche zu
verstehen. Ein aufzutragendes Medium kennzeichnet ein Medium,
das die zu beschichtende Oberfläche (z.B. die Oberfläche
einer Auftragswalze oder die Materialbahnoberfläche) noch
nicht kontaktiert hat, während ein aufgetragenes Medium
bereits an der zu beschichtenden Oberfläche anhaftet bzw.
diese berührt.
Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem die ursprünglich
gewählte vorbestimmte Verstellposition der
Rakelelementhalterung im laufenden Betrieb zum Zwecke des
Nachregelns des Anpreßdrucks bzw. des Arbeitswinkels des
Rakelelementes einer permanenten Veränderung unterliegt, wird
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die bei gegebenen
Anforderungen einmal vorbestimmte Verstellposition (das heißt
z.B.: der vorbestimmte Schwenkwinkel des verstellbaren
Rakelbalkens und die dadurch erzielte vorbestimmte
Vorspannung des Rakelelementes) für einen definierten
Produktionsbereich unverändert beibehalten (eine infolge des
Verschleißes des Rakelelementes veränderte Position relativ
zur Gegenfläche sowie eine damit verbundene Änderung des
Anpreßdruckes und/oder des Klingenwinkels wird im Gegensatz
zum Stand der Technik also zugelassen), während eine
Veränderung der durch das aufzutragende oder aufgetragene
Medium auf das Rakelelement ausgeübten Kräfte erfolgt. Mit
anderen Worten wird eine Änderung der Geometrie des
Rakelelementes, das heißt eine gleichmäßige und/oder lokal
unterschiedliche Verformung des Rakelelementes oder dessen
Halterung, nicht durch die Einwirkung von einem oder mehreren
an dem Rakelelement direkt oder indirekt angreifenden
Stellgliedern oder durch Verstellen eines äußeren
Anpreßsystems, sondern durch Einwirkung des Mediums selbst
auf das Rakelelement erzielt. Für diese Art der Manipulation
des Rakelelementes und damit auch des Quer- und/oder
Längsprofils werden erfindungsgemäß verschiedene geeignete
Möglichkeiten bereitgestellt, die weiter unten detailliert
erläutert werden.
Es ist ersichtlich, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
auf die bei konventionellen Verfahren erforderlichen teuren
Stellglieder bzw. Anpreßsysteme und die damit
zusammenhängenden Regel- bzw. Steuer- und
Kontrolleinrichtungen verzichtet und folglich der
Konstruktions- und Herstellungsaufwand, insbesondere auch für
einen als Rakelelementhalterung fungierenden Stütz- bzw.
Rakelbalken, bei gleichzeitiger Reduzierung der
Herstellungskosten für das im Zusammenhang mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Auftragswerk erheblich
reduziert werden kann. Infolge der vereinfachten Bauweise des
Auftragwerks wird auch dessen Bedienbarkeit erleichtert,
insbesondere die Handhabung und Wartung der
Rakelelementhalterung bzw. des Stütz- oder Tragbalkens.
Ferner hat es sich herausgestellt, daß das erfindungsgemäße
Verfahren insbesondere bei einer bent blade-Fahrweise des
Rakelelementes zu einer sehr guten Reproduzierbarkeit einer
für bestimmte Betriebs- und Produktionsbedingungen und -
parameter gewählten Einstellung und damit zu einem qualitativ
sehr hochwertigen Endprodukt führt, da im Gegensatz zu den
eingangs beschriebenen konventionellen Auftragsverfahren der
Einfluß des Verschleißes des Rakelelementes sowie, bei
Einsatz z.B. einer Rakelklinge, die sich daraus ergebende
Änderung des Klingenwinkels und des ursprünglichen Klingen-Anpreßdruckes
weitgehend eliminiert werden kann.
Gemäß einem vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens erfolgt das Verändern der durch das aufzutragende
oder aufgetragene Medium auf das Rakelelement ausgeübten
Kräfte gleichmäßig über im wesentlichen die gesamte
Maschinenbreite und/oder zonenweise unterschiedlich. Auf
diese Weise ist bei Bedarf sowohl das Längs- als auch das
Querprofil des erzielten Auftrags einstellbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt
das Verändern der durch das aufzutragende oder aufgetragene
Medium auf das Rakelelement ausgeübten Kräfte durch Variieren
der Viskosität des Mediums. Zu diesem Zweck kann daß Medium
beispielsweise sowohl vor als auch nach dem Auftrag, in jedem
Fall jedoch vor Durchlauf des manipulierten Mediumabschnitts
durch das Rakelelement, gleichmäßig über im wesentlichen die
gesamte Bahnbreite oder aber zonenweise unterschiedlich
erwärmt und/oder abgekühlt werden. Hierzu sind entsprechende
Kühl- oder Wärmeeinrichtungen an dem im Zusammenhang mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Auftragswerk
vorgesehen. Diese Einrichtungen können an einer Auftragsbeziehungsweise
Dosiereinrichtung des Auftragwerkes, zum
Beispiel im Düsenschlitz eines Düsenauftragwerkes oder aber
in einem Abstand zu einem bereits mit dem Medium
beschichteten Materialbahn- oder Auftragswalzenabschnitt
angeordnet sein und erstrecken sich vorzugsweise über im
wesentlichen die gesamte Maschinenbreite. Die Viskosität kann
des weiteren variiert werden z.B. durch eine (lokale)
Änderung des Feststoffgehalts und/oder durch (zonenweise)
unterschiedliche Konzentration von Inhaltsstoffen mit
verdickender Wirkung. In Abhängigkeit der unterschiedlich
viskosen Mediumabschnitte erfolgt durch das Medium eine
unterschiedliche Krafteinwirkung auf das Rakelelement und
damit eine entsprechende Verformung des Rakelelementes, die
wiederum indirekt zur Einstellung eines Quer- und/oder
Längsprofils verwendet werden kann. Obwohl der
Verfahrensschritt des Variierens der Viskosität des Mediums
auch zur Manipulation eines Querprofils anwendbar ist, wird
er bevorzugt zur Einstellung eines Längsprofil in Verbindung
mit einem Düsenauftragswerk oder einem Walzenauftragswerk
eingesetzt. Die zuvor geschilderte Beeinflussung des Mediums
und des Rakelelementes ist im Gegensatz zum Stand der Technik
ohne bewegliche Aktuatoren oder Stellmechanismen möglich und
gestattet somit eine vereinfachte und wartungsfreundlichere
Konstruktionsweise des zugehörigen Auftragwerkes und ist
regelungstechnisch gut zu beherrschen.
Bei einem anderen bevorzugten Ausgestaltungsmerkmal des
erfindungsgemäßen Verfahrens wiederum ist es vorgesehen, das
Verändern der durch das aufzutragende oder aufgetragene
Medium auf das Rakelelement ausgeübten Kräfte durch Variieren
des Feststoffgehalts des Mediums zu erzielen.
Eine andere vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor,
daß das Verändern der durch das aufzutragende oder
aufgetragene Medium auf das Rakelelement ausgeübten Kräfte
durch Variieren der Dosiermenge des aufzutragenden Mediums
erfolgt. Dies ist verfahrenstechnisch besonders einfach zu
realisieren.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann das Verändern
der durch das aufzutragende oder aufgetragene Medium auf das
Rakelelement ausgeübten Kräfte auf vorteilhafte Art und Weise
auch durch Variieren des Druckes des aufzutragenden Mediums
erfolgen. Hierbei ist es möglich, sowohl den statischen als
auch den dynamischen Druck des Mediums auf geeignete Weise zu
verändern.
Einer weiteren positiven Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend erfolgt das
Verändern der durch das aufzutragende oder aufgetragene
Medium auf das Rakelelement ausgeübten Kräfte durch Variieren
der Geometrie der Auftragseinrichtung. Dadurch ist wiederum
die Dosiermenge und/oder der statische bzw. dynamische Druck
des Mediums veränderbar. Wird beispielsweise ein
Düsenauftragswerk als Auftragseinrichtung verwendet, so
könnte durch ein über die gesamte Bahnbreite gleichmäßiges
oder aber lokal unterschiedliches Einstellen der
Düsenspaltgeometrie die gewünschte Kraftwirkung erzielt
werden. Ebenso ist es bei anderen Konfigurationen denkbar die
Geometrie eines Rücklaufspalts oder des Spaltes zwischen dem
Auftragswerk und der Gegenwalze usw. zu verändern. Es wird an
dieser Stelle nochmals darauf hingewiesen, daß hierbei jedoch
die einmal voreingestellte Anfangsposition des Rakelelementes
unverändert beibehalten wird.
Schließlich kann nach einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens das
Verändern der durch das aufzutragende oder aufgetragene
Medium auf das Rakelelement ausgeübten Kräfte durch Variieren
der Verweilzeit des Mediums zwischen einer Auftragszone der
Auftragseinrichtung und dem Rakelelement erfolgen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens mit zusätzlichen Ausführungsdetails ist
nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
näher beschrieben und erläutert.
- Die Fig.
- zeigt eine schematische, stark vereinfachte Seitenansicht einer Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird.
Das Verfahren ist im vorliegenden Fall als Verfahren zum
direkten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums 2
auf eine laufende Materialbahn 4 ausgelegt und wird mittels
eines Auftragwerks ausgeführt, das eine Freistrahldüsen-Auftragseinrichtung
6, eine der Freistrahldüsen-Auftragseinrichtung
6 nachgeschaltete biegeelastische und mit
einer verschleißfesten Keramikbeschichtung versehene
Rakelklinge 8, eine über eine Stelleinrichtung 10
verstellbare Rakelelementhalterung 12, an der die Rakelklinge
8 gehalten ist, sowie eine Gegenwalze 14 umfaßt. Die
Gegenwalze 14 rotiert in der durch den Pfeil 16 angedeuteten
Richtung und stützt auf ihrer Mantelfläche entlang eines
Auflageabschnitts die Materialbahn 4. Durch die
Rotationsrichtung der Gegenwalze 14 ist auch die Laufrichtung
der Materialbahn 4 vorgegeben. Zulaufseitig zur
Freistrahldüsen-Auftragseinrichtung 6, also links in der
Figur, wird die Materialbahn 4 über eine Bahnleitwalze 18
zugeführt und ablaufseitig vom Auftragswerk, also in der
Figur rechts, wird die Materialbahn 4 nach der Beschichtung
über eine Bahnleitwalze 20 abgeführt. Die Freistrahldüsen-Auftragseinrichtung
6 ist der zu beschichtenden Materialbahn
4 in dem Bereich des Auflageabschnitts zugeordnet, in dem die
Materialbahn 4 auf der Gegenwalze 14 gestützt wird. Die
Freistrahldüsen-Auftragseinrichtung 6 weist einen Düsenspalt
22 mit Einstellmitteln 24 auf, die es gestatten, die
Düsenspaltbreite sowohl gleichmäßig über im wesentlichen die
gesamte Materialbahnbreite als auch lokal unterschiedlich
einzustellen.
Ausgehend von einer Stand-by-Position der Rakelklinge 8
werden im laufenden Betrieb des Auftragwerks zur Einstellung
eines gewünschten Quer- und/oder Längsprofils des
aufgetragenen Mediums 2 nun folgende Schritte durchgeführt.
Die Rakelklinge 8 wird zuerst durch Aktivierung des
Verstellmechanismus 10 der Rakelelementhalterung 12 in eine
vorbestimmte Verstellposition gebracht, in der sie mit einem
vorbestimmten Anpreßdruck und im vorliegenden Beispiel in
bent blade-Fahrweise an die laufende Materialbahn 4 gepreßt
(F) wird. Diese einmal gewählte Grundeinstellung wird während
des weiteren Auftragbetriebs, auch bei Klingenverschleiß,
unverändert aufrechterhalten. Im Falle einer vorzunehmenden
Quer- und/oder Längsprofilmanipulation werden dann die durch
das aufgetragene Medium 2 (gewissermaßen als Reactio) auf die
Rakelklinge 8 ausgeübten Kräfte verändert, während
gleichzeitig die ursprüngliche Verstellposition der
Rakelklinge 8 konstant gehalten wird. Diese Veränderung der
Kräfte erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine
gleichmäßige oder aber lokal unterschiedliche Einstellung der
Düsenspaltbreite der Auftragseinrichtung 6 mittels der
Einstellmittel 24, was wiederum zu einer gleichmäßigen oder
örtlich unterschiedlichen Veränderung der in dem Bereich des
auf die Rakelklinge 8 zulaufenden Materialbahnabschnitts 26
aufgetragenen Menge des Mediums 2 führt. Läuft der derart
beschichtete Materialbahnabschnitt 26 nun unter der
Rakelklinge 8 hindurch, werden die an dem
Materialbahnabschnitt 26 anhaftenden mengenmäßig
unterschiedlich beschichteten Bereiche, die folglich auch
einen unterschiedlichen Impuls besitzen, eine
unterschiedliche Krafteinwirkung auf die Rakelklinge 8
ausüben und diese entsprechend unterschiedlich verformen,
wodurch das Rakelverhalten der Rakelklinge 8 manipuliert und
über deren Rückwirkung auf den Auftrag ein bestimmtes Längs- oder
Querprofil erzeugt wird.
Für die exakte und genau auf die jeweiligen
Verfahrensparameter abgestimmte Veränderung der durch das
aufgetragene Medium 2 auf die Rakelklinge 8 ausgeübten
Kräfte, verfügt das in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren eingesetzte Auftragswerk zweckmäßigerweise über
eine geeignete Steuer- und/oder Regeleinrichtung und
entsprechende Sensoren. Wie in der Figur dargestellt, umfaßt
ein Regelkreis der Vorrichtung zwei Meßstationen 28, 30, von
denen eine 28 der Freistrahldüsen-Auftragseinrichtung 6
vorgeschaltet und die andere 30 der Freistrahldüsen-Auftragseinrichtung
6 nachgeschaltet ist, eine Rechnereinheit
32, die über Leitungen 34 mit den zwei Meßstationen 28, 30
verbunden ist, eine in die Rechnereinheit 32 integrierte
Steuereinheit 36, sowie die Einstellmittel 24 für die
Düsenspaltbreite, die über eine Leitung 38 mit der
Ausgangsseite der Steuereinheit 36 bzw. Rechnereinheit 32
gekoppelt sind.
Aus den Meßwerten der Meßstation 28, 30 erhält die
Rechnereinheit 32 laufend die Ist-Werte x1, x2 für das Quer- und/oder
Längsprofil der unbeschichteten Materialbahn 4 und
der beschichteten Materialbahn 4. Diese Ist-Werte x1, x2
werden mit vorgegebenen Soll-Werten xS für das Quer- und/oder
Längsprofil verglichen, die in der Rechnereinheit 32
abgespeichert sind oder dieser zugeführt werden. Abweichungen
zwischen den Ist-Werten x1, x2 und den Soll-Werten xS werden
in entsprechende Stellgrößen y umgesetzt, die über die
Steuereinheit 36 und die Leitung 38 an die Einstellmittel 24
weitergegeben werden. Dort erfolgen dann entsprechende, über
im wesentlichen die gesamte Maschinen- bzw.
Materialbahnbreite gleichmäßige und/oder zonenweise
unterschiedliche Nachstellungen der Düsenspaltbreite. Auf
diese Weise werden die durch das aufzutragende oder
aufgetragene Medium auf die Rakelklinge 8 ausgeübten Kräfte
gleichmäßig über im wesentlichen die gesamte Maschinenbreite
und/oder zonenweise unterschiedlich verändert, während die
anfängliche Verstellposition (Grundeinstellung) der
Rakelelementhalterung 12 konstant gehalten wird.
Obwohl, wie zuvor beschrieben, das Verändern der durch das
aufzutragende oder aufgetragene Medium 2 auf die Rakelklinge
8 ausgeübten Kräfte durch Variieren der Geometrie der
Auftragseinrichtung 6, sprich deren Düsenspaltbreite, und
damit verbunden durch Variieren der Dosiermenge und des
Druckes des aufzutragenden Mediums 2 erfolgte, kann ein
entsprechender Effekt auch durch Variieren der Viskosität
und/oder des Feststoffgehalts des Mediums 2 erzielt werden.
Eine Viskositätsänderung des Mediums 2 ist beispielsweise
durch eine in die Freistrahldüsen-Auftragseinrichtung 6
integrierte Temperierungseinrichtung 40 durchführbar, die ein
oder mehrere Heiz- und/oder Kühlelemente aufweist, so daß das
Medium 2 gleichmäßig über im wesentlichen die gesamte
Maschinenbreite und/oder zonenweise unterschiedlich erwärmt
und/oder abgekühlt werden kann. Die Temperierungseinrichtung
40 kann entweder anstelle der zuvor beschriebenen
Düsenspaltverstellung oder aber zusätzlich dazu eingesetzt
werden. Ferner ist es möglich, die Temperierungseinrichtung
40 in den oben erläuterten Regelkreis einzubinden, wie durch
gestrichelte Linien 42 dargestellt.
Eine Beeinflussung des Feststoffgehalts des Mediums 2 ist zum
Beispiel mittels einer mit der Freistrahldüsen-Auftragseinrichtung
6 korrespondierenden Feststoffgehalt-Beimischungseinrichtung
44 durchführbar, die ein oder mehrere
Beimischungselemente aufweist, so daß durch gleichmäßige oder
aber zonenweise unterschiedliche Beigabe von geeigneten
Feststoffen das Medium 2 entsprechend manipuliert und im
erfindungsgemäßen Sinne die durch das aufzutragende oder
aufgetragene Medium 2 auf das Rakelelement 8 ausgeübten
Kräfte verändert werden. Auch die Feststoffgehalt-Beimischungseinrichtung
44 kann entweder anstelle der oben
beschriebenen Düsenspaltverstellung oder aber zusätzlich dazu
eingesetzt werden. Überdies ist es möglich, die
Feststoffgehalt-Beimischungseinrichtung 44 in den weiter oben
erläuterten Regelkreis einzubinden, wie durch gestrichelte
Linien 46 angedeutet. Da durch eine Feststoffgehaltänderung
des Mediums 2 natürlich auch dessen Viskosität beeinflußt
wird, stellt die Feststoffgehalt-Beimischungseinrichtung 44
gleichzeitig eine Viskositätsänderungseinrichtung dar.
Die Erfindung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel,
das lediglich der allgemeinen Erläuterung des Grundgedankens
der Erfindung dient, beschränkt. Im Rahmen des Schutzumfangs
kann das erfindungsgemäße Verfahren vielmehr auch eine andere
als die oben beschriebene Ausführungsform annehmen. Das
Verfahren kann hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die
eine Kombination aus den jeweiligen Einzelmerkmalen der
Ansprüche darstellen. Des weiteren ist es möglich das
anfängliche Positionieren der Rakelelementhalterung in eine
vorbestimmte Verstellposition durch das kombinierte Bewegen
eines verstellbaren Rakelbalkens und einer daran befestigten,
relativ zum Rakelbalken verstellbaren Befestigungs- oder
Halteeinrichtung für das Rakelelement vorzunehmen.
Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den
Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der
Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.
Es bezeichnen:
- 2
- Flüssiges oder pastöses Medium
- 4
- Materialbahn
- 6
- Freistrahldüsen-Auftragseinrichtung
- 8
- Rakelklinge / Rakelelement
- 10
- Stelleinrichtung für 8 bzw. 12
- 12
- Rakelelementhalterung
- 14
- Gegenwalze
- 16
- Rotationsrichtung von 14 / Laufrichtung von 4
- 18
- Bahnleitwalze, zulaufseitig
- 20
- Bahnleitwalze, ablaufseitig
- 22
- Düsenspalt
- 24
- Einstellmittel für 22
- 26
- beschichteter Materialbahnabschnitt, auf 8 zulaufend
- 28
- Meßstation
- 30
- Meßstation
- 32
- Rechnereinheit
- 34
- Leitungen
- 36
- Steuereinheit
- 38
- Leitung
- 40
- Temperierungseinrichtung
- 42
- Regelkreisanbindung von 40 (optional)
- 44
- Feststoffgehalt-Beimischungseinrichtung
- 46
- Regelkreisanbindung von 44 (optional)
- F
- Anpreßkraft
- x1
- Ist-Werte
- x2
- Ist-Werte
- xS
- Soll-Werte
- y
- Stellgrößen
Claims (7)
- Verfahren zum direkten oder indirekten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums (2) auf eine laufende Materialbahn (4), insbesondere aus Papier oder Karton, mittels eines Auftragwerks mitumfassend folgende Schritte zum Einstellen eines gewünschten Quer- und/oder Längsprofils des aufzutragenden oder aufgetragenen Mediums (2):mindestens einer Auftragseinrichtung (6),mindestens einem Rakelelement (8), sowiemindestens einer Rakelelementhalterung (12), an der das Rakelelement (8) gehalten und mittels wenigstens einer Verstellbewegung (10) der Rakelelementhalterung (12) mit einem vorbestimmten Anpreßdruck an eine Gegenfläche (4) anpreßbar (F) ist,Anpressen (F) des Rakelelements (8) mit einem vorbestimmten Anpreßdruck an die Gegenfläche (4) mittels Verstellen (10) der Rakelelementhalterung (12) in eine vorbestimmte Verstellposition, undVerändern der durch das aufzutragende oder aufgetragene Medium (2) auf das Rakelelement (8) ausgeübten Kräfte, während die Verstellposition der Rakelelementhalterung (12) konstant gehalten wird.
- Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verändern der durch das aufzutragende oder aufgetragene Medium (2) auf das Rakelelement (8) ausgeübten Kräfte gleichmäßig über im wesentlichen die gesamte Maschinenbreite und/oder zonenweise unterschiedlich erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verändern der durch das aufzutragende oder aufgetragene Medium (2) auf das Rakelelement (8) ausgeübten Kräfte durch Variieren (40) der Viskosität des Mediums (2) erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verändern der durch das aufzutragende oder aufgetragene Medium (2) auf das Rakelelement (8) ausgeübten Kräfte durch Variieren (44) des Feststoffgehalts des Mediums (2) erfolgt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verändern der durch das aufzutragende oder aufgetragene Medium (2) auf das Rakelelement (8) ausgeübten Kräfte durch Variieren (22, 24) der Dosiermenge des aufzutragenden Mediums (2) erfolgt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verändern der durch das aufzutragende oder aufgetragene Medium (2) auf das Rakelelement (8) ausgeübten Kräfte durch Variieren (22, 24) des Druckes des aufzutragenden Mediums (2) erfolgt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verändern der durch das aufzutragende oder aufgetragene Medium (2) auf das Rakelelement (8) ausgeübten Kräfte durch Variieren (22, 24) der Geometrie der Auftragseinrichtung (6) erfolgt.
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