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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Auftragevorrichtungsdüse zum Aufbringen
einer flüssigen
Beschichtung, wie zum Beispiel einem druckempfindlichen Klebstoff,
auf einen sich bewegenden Bogen oder eine Bahn.
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Druckempfindliche
Etiketten bestehen in typischer Weise aus einem Stützpapier
oder -film, einer dünnen
Schicht eines Freigabematerials, welches in typischer Weise aus
Silikonen hergestellt ist, einer Schicht eines druckempfindlichen
Klebstoffs und einer Vorderschicht aus Papier oder Kunststoff, die
in typischer Weise als „Sichtmaterial" („face stock") bezeichnet wird.
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Druckempfindliche
Etiketten sind in typischer Weise aus langen, kontinuierlichen Rollen
von Etikettenmaterial hergestellt, die bedruckt oder anderweitig mit
gewünschten
Hinweisen markiert und dann in einzelne Etiketten separiert sind.
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Herkömmliche
Verfahren zur Herstellung kontinuierlicher Bahnen von druckempfindlichem
Etikettenmaterial nehmen in typischer Weise die in 1 veranschaulichte
Form an. Wie in dieser Figur gezeigt ist, wird ein kontinuierlicher
Bogen, ein Blatt, eine Platte oder ein Bahn aus Stützpapier 10 fortlaufend
von einer Papierrolle 12 abgewickelt, geht durch eine Verstärkungsaufdruckstation 14,
durch eine Silikonbeschichtungsstation 16 und in einen
Aushärtofen 18 hinein,
wo die Silikonfreigabeschicht getrocknet und ausgehärtet wird.
Bei einigen Systemen folgt eine Aufdruckstation 14 der
Silikonbeschichtungsstation 16. Dann gelangt die Bahn in
die Beschichtungsstation 20, wo eine dünne Schicht von druckempfindlichem
Klebstoff auf die Silikonschicht aufgebracht wird. Die Bahn wird
dann in einen Trocknungsofen 24 gebracht, wo der druckempfindliche
Klebstoff zu einem haftfähigen
Zustand getrocknet wird. Alternativ wird der druckempfindliche Klebstoff
durch Kühlen verfestigt
wie zum Beispiel dann, wenn ein Hotmelt-Klebstoff (Heißschmelzklebstoff)
verwendet wird. Nach dem Herauskommen aus dem Trocknungsofen 24 gelangt
die Bahn in eine Laminierstation 26, wo sie mit einer Schicht
aus Sichtmaterial 28 laminiert wird, welches fortlaufend
von einem Vorrat 30 an Sichtmaterial abgezogen wird. Die
fertige Bahn wird dann auf eine Produktrolle 31 aufgewickelt.
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Um
den druckempfindlichen Klebstoff an der Beschichtungsstation 20 auf
die Bahn 10 aufzubringen, wird ein Aufbringformwerkzeug
bzw. eine Auftragevorrichtungsdüse
in typischer Weise benutzt, wie sie schematisch in 2 gezeigt
ist. Entsprechend der Darstellung in dieser Figur gelangt eine Bahn 10 über eine
Stützwalze 22 derart,
daß die
Silikonschicht auf der Bahn 10 der Auftragevorrichtungsdüse 34 zugewandt
ist. Die Auftragevorrichtungsdüse 34 schließt eine
Beschichtungsöffnung 36 ein,
die etwa senkrecht zur Laufrichtung der Bahn 10 angeordnet
ist, wobei die Breite der Beschichtungsöffnung 36 etwa so
breit ist wie die Breite der Bahn 10. In diesem Zusammenhang
bezieht sich „Breite" auf das Maß, welches
man quer zur Laufrichtung der Bahn nimmt, die an der Beschichtungsöffnung der Düse vorbeigeht.
Druckempfindlicher Klebstoff wird der Beschichtungsöffnung 36 von
einer Einlaßöffnung 38 zugeführt, die
mit einem Verteiler 40 für die Verteilung des druckempfindlichen
Klebstoffs längs der
gesamten Breite der Beschichtungsöffnung 36 in Verbindung
steht. Der Verteiler 40 steht mit der Beschichtungsöffnung 36 über einen
länglichen, schmalen
Schlitz oder ein „Preland" („preland", eine Art Vorschlitz) 44 und
dann über
einen noch schmaleren länglichen
Schlitz oder ein „Land" („land", eine Art Schlitz) 48 in
Verbindung.
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Bei
Auftragevorrichtungsdüsen
der oben beschriebenen Art sind der Verteiler 40, das Preland 44 und
das Land 48 in typischer Weise im wesentlichen parallel
zu den Beschichtungsöffnungen
der Düsen angeordnet
und sind im wesentlichen so breit wie diese. Das Preland 44 ist
auch in typischer Weise recht lang (d.h. das Maß entsprechend der Fließrichtung des
Beschichtungsmaterials) relativ zu seiner Dicke. Zum Beispiel betragen
die Länge/Dicke-Verhältnisse in
diesen Prelands in typischer Weise zwischen etwa 25/1 und 50/1,
während
die Länge/Dicke-Verhältnisse
in Lands in typischer Weise zwischen etwa 50/1 und 100/1 betragen.
Bei der in den 1 und 2 veranschaulichten
Düse ist
das Preland 44 nahezu 750 μm dick und 1 Zoll (2,5 cm) lang,
während
das Land 48 etwa 100 bis 200 μm dick und 0,75 Zoll (1,9 cm)
lang ist.
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Verteiler,
Prelands und Lands, die im wesentlichen parallel zu ihren entsprechenden
Beschichtungsöffnungen
angeordnet und im wesentlichen so breit wie diese sind, werden bei
Auftragevorrichtungsdüsen
in großem
Umfang benutzt, da sie eine gleichmäßige Beschickung des flüssigen Beschichtungsmaterials über die
gesamte Breite der zu beschichtenden Bahn fördern. Auch sind Lands in typischer
Weise so einstellbar, daß die
Dicke der aufgebrachten Beschichtung nach Wunsch eingestellt werden
kann.
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Übliche Herstellungsverfahren,
wie sie zum Beispiel in den 1 und 2 veranschaulicht sind,
können
in einem weiteren Bereich von Produktionsgeschwindigkeiten arbeiten.
Zum Beispiel ist es für
gewerbliche Ausführungsformen
der obigen Anordnung nicht ungewöhnlich,
mit Geschwindigkeiten von 50 bis 500 Meter pro Minute zu arbeiten,
wobei Bahnen mit Breiten von 1 Meter oder mehr verwendet werden.
Außerdem
können
viele unterschiedliche druckempfindliche Klebstoffe bei diesen Verfahren zur
Herstellung von druckempfindlichen Etiketten verwendet werden. Zum
Beispiel können
Hotmelt-Klebstoffe, Klebstoffe auf Lösungsmittelbasis und Klebstoffe
auf Emulsionsbasis zu diesem Zweck verwendet werden. In jeder dieser
Kategorien können
auch viele unterschiedliche Anlagen verwendet werden. Ferner kann
eine weite Vielzahl unterschiedlicher flüssiger Beschichtungen zusätzlich zu
druckempfindlichen Klebstoffen unter Verwendung von Auftragevorrichtungsdüsen und
Techniken, wie oben beschrieben, auf sich bewegende Bahnen aufgebracht
werden.
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Im
gewerblichen Betrieb ist es oft notwendig, von einem druckempfindlichen
Klebstoff zu einem anderen umzuschalten, um Kundenbedürfnisse
und andere Durchführungserfordernisse
zu erfüllen.
Derzeit erfolgt dies durch Umschalten von dem zuvor verwendeten
druckempfindlichen Klebstoff auf einen neuen druckempfindlichen
Klebstoff aufstromig von der Einlaßöffnung der Düse. Die
Düse wird
in typischer Weise auch abgeschaltet und manchmal gereinigt, indem
man eine geeignete Reinigungsflüssigkeit
durchlaufen läßt, wie
zum Beispiel seifiges Wasser, durch die Düse, bevor der neue Klebstoff
durch diese zugeführt
wird. In einigen Fällen
läßt ein Bedienungsmann eine
Scheibe bzw. ein Klemmstück
oder ein anderes Hilfsmittel durch die Beschichtungsöffnung hindurchgehen,
um sicherzustellen, daß sich dort
kein Klebstoff befindet.
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Wegen
der relativ großen
Masse der Bahnwalze 10 und der Notwendigkeit, die Bahn 10 sich
mit einer konstanten Geschwindigkeit beim gewerblichen Betrieb in
Bewegung zu halten, ist es üblich, während der
zwei bis drei Minuten, die in typischer Weise für ein Überwechseln von einem druckempfindlichen
Klebstoff zu einem anderen erforderlich sind, die Bahn 10 in
Bewegung zu halten. Da die während
der Überwechslungszeit
erzeugte Bahne typischerweise ein außerhalb der Spezifikation liegende
Menge an druckempfindlichem Klebstoff oder keinen druckempfindlichen
Klebstoff überhaupt
hat, ist es üblich,
dieses gesamte Material jedesmal, wenn ein Überwechseln erfolgt, zum Abfall
zu geben. Bei Produktionsgeschwindigkeiten, die man in typischer Weise
heutzutage findet, berechnet sich dies auf einen Verlust von 100
bis 1000 oder mehr Meter des Produkts für jedes Überwechseln. Deshalb gibt es
ein Bedürfnis
nach einer neuen Auftragevorrichtungsdüse, welche ein viel schnelleres Überwechseln
zwischen den druckempfindlichen Klebstoffen erlaubt als in der herkömmlichen
Praxis möglich
ist.
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Im
Hinblick hierauf sind schon Auftragevorrichtungsdüsen bekannt,
die in der Lage sind, zwei oder mehr druckempfindliche Klebstoffe
zur gleichen Zeit zu verarbeiten. Siehe zum Beispiel US-3,480,998
von Von Erdberg und US-4,152,387 von Cloeren. Diese Düsen sind
jedoch für
kontinuierlich produzierende Mehrfachschichtbeschichtungen gemacht,
nicht für
die abwechselnde Erzeugung von Beschichtungen einer einzigen Schicht.
Deshalb sind sie nicht in der Lage, den Fluß einer Schicht oder das schnelle Überwechseln
vollständig
zu eliminieren, welches notwendig ist, um die große Menge
an bei der derzeitigen Praxis erzeugter Abfallmenge zu reduzieren
oder zu eliminieren.
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Das
nächstliegende
Dokument des Standes der Technik, US-Patent 4,756,271 von Gary Maier, offenbart
eine Auftragevorrichtungsdüse,
die ein Überwechseln
von einem druckempfindlichen Klebstoff zu einem anderen für eine alternative
Erzeugung von Beschichtungen einer Einzelschicht erlaubt. Bei Düsen dieser
Art kann jedoch die Abdichtung der Düsen, um eine Leckage eines
druckempfindlichen Klebstoffes in den anderen zu verhindern, ein
Problem sein.
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Die
Leckage eines druckempfindlichen Klebstoffes in den anderen in einer
Düse mit
der Fähigkeit,
Mehrfachklebstoffe zu verarbeiten, kann zu einem Produkt außerhalb
der Spezifikation führen. Auch
können
druckempfindliche Klebstoffe in „toten Zonen" in der Düse eingefangen
werden, wo sie aushärten
können,
wodurch die Düse
nicht mehr betriebsfähig
bleibt. Dieses Problem wird bei Düsen verschlimmert, wie sie
zum Beispiel in dem Maier-Patent veranschaulicht sind, bei welchen
einer oder mehrere Fließkanäle für längere Zeiten
abgeschaltet werden.
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Die
in dem oben genannten Maier-Patent gezeigte Düse verwendet einen Drehnocken,
um einen Wechselübergang
zwischen unterschiedlichen Klebstoffen durchzuführen. Während dieses Überwechselns
gleitet die Vorderfläche
oder Vorderkante des Nockens über
den Auslaßkanal,
der zu der Beschichtungsöffnung
führt.
Bei diesem Aufbau kann eine wirksame Abdichtung schwierig sein,
da jedes Abdichtmittel, welches auf der Vorderkante des Nockens
vorgesehen ist, fortlaufend einem Abrieb unterworfen ist, wenn der
Nocken zwischen unterschiedlichen Beschichtungspositionen bewegt
wird.
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Deshalb
besteht ein Bedürfnis
nach einer Düse,
die nicht nur ein schnelles Überwechseln
von einem Klebstoff zu einem anderen erlaubt, sondern auch in der
Lage ist, über
längere
Zeiten mit kleiner oder ohne Leckage zu arbeiten.
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US-5,147,195
von Cloeren beschreibt eine Extrusionsvorrichtung mit einem einstellbaren
Flußwiderstandsteil.
Die Vorrichtung dient dem Zusammenführen rheologisch unähnlicher
Ströme.
Ein Flußübergang
von einem zusammenlaufenden bzw. konvergierenden Strom kann durchgeführt werden. Zum
Beispiel kann ein konvergierender Strom durch mechanisches Einstellen
des Fließwiderstandsteils speziell
konturiert werden.
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US-5,066,435
von Lorenz et al. beschreibt ein Verfahren und ein System für die Erzeugung
eines Mehrschichtextrudates. Für
die Erzeugung eines Mehrfachextrudates aus thermoplastisch verarbeitbarem
Kunststoff hat ein Koextrusionsadapterblock eine mehrteilige Führung mit
einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Führungsabschnitten, die in Richtung
quer zur Fließrichtung
gegenseitig im Abstand angeordnet sind und gleitbar in dem Adapterblock
für die
Bewegung eingepaßt
sind, um einstellbar in einen zweiten Läufer für das Einstellen der Dicke
eines geschmolzenen Extrudates in diesem vorzustehen. Ein aus dem
Adapterblock kommendes Mehrschichtextrudat wird ferner in einer
Extrusionsdüse
extrudiert, und die Dicke mindestens seiner einen Schicht wird an
einer Vielzahl von Positionen entlang seiner Breite gemessen. Die
Breitenmessungen werden verwendet, um die Positionen entsprechender
Führungsabschnitte
so zu steuern, daß die Schichtdicke
während
eines Extrusionsbetriebs genau gesteuert werden kann.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Nach
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Düse oder
ein Formwerkzeug entsprechend Anspruch 1 zur Verfügung gestellt.
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Bei
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine verbesserte Auftragevorrichtungsdüse vorgesehen,
welche zwei Verteiler für
die Aufnahme zweier unterschiedlicher Beschichtungsflüssigkeiten
aufweist, wie zum Beispiel druckempfindliche Klebstoffe, zwei getrennte
Durchgänge
aufweist, die zwischen entsprechenden Verteilern und dem Düsen-Preland
in Verbindung stehen, und ein Verschlußmittel aufweist zum Öffnen und
Schließen der
zwei unterschiedlichen Durchgänge,
um der Beschichtungsflüssigkeit
die Möglichkeit
zu geben, in zwei Verteilern alternativ in das Düsen-Preland und die Beschichtungsöffnung zu
fließen.
Jeder der Verteiler in der Düse
und jeder der entsprechenden Fließdurchgänge, die mit dem Düsen-Preland
in Verbindung stehen, sind im wesentlichen parallel zu der Beschichtungsöffnung und
mit im wesentlichen derselben Breite wie die Beschichtungsöffnung angeordnet.
Ferner ist das Verschließmittel
geeignet ausgestaltet, um jeden Fließdurchgang durch ein Einschnapp-
oder Einrasttätigkeit
zu öffnen
und zu schließen.
Weiterhin ist ein Abdichtsystem vorgesehen für das Abdichten des Verschließmittels
in dem Düsenkörper der
erfindungsgemäßen Düsen, um
die Leckage der zwei Beschichtungsflüssigkeiten zu verhindern.
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Da
die Verteiler und die zugeordneten Fließdurchgänge der erfindungsgemäßen Auftragevorrichtungsdüse parallel
zu der Beschichtungsöffnung und
ebenso breit wie diese sind, wird jede der Beschichtungsflüssigkeiten
entlang der gesamten Länge
der Beschichtungsöffnung
so gleichförmig
wie möglich
der Beschichtungsöffnung
zugeführt.
Da außerdem
das Verschlußmittel,
welches die entsprechenden Fließdurchgänge öffnet und
schließt,
mit einer Einrastfunktion arbeitet, erfolgt das Überschalten zwischen Klebstoffen
sehr schnell, wodurch die Produktion von außerhalb der Spezifikation liegendem Produkt
minimal gemacht wird. Da weiterhin das Verschlußmittel in dem Düsenkörper der
erfindungsgemäßen Auftragevorrichtungsdüse mit einem
Abdichtungssystem angebracht ist, sind die Leckage der zwei Beschichtungsflüssigkeiten
ineinander innerhalb der Düse
und die Leckage der Beschichtungsflüssigkeit außerhalb der Düse im wesentlichen
eliminiert.
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Als
Folge dieser Merkmale ist es bei der erfindungsgemäßen Auftragevorrichtungsdüse möglich, von
einer Beschichtungsflüssigkeit
zu einer anderen in so kurzen Zeiten, wie zum Beispiel 0,1 bis 1,0
Sekunden umzuschalten. Dies rechnet sich zu einer Produktion eines
außerhalb
der Spezifikation liegenden Produktes von in typischer Weise einem
bis drei Meter um, statt 100 bis 1000 Meter, wie man in der derzeitigen
Praxis findet. Da weiterhin die Leckage der Beschichtungsflüssigkeiten
im wesentlichen eliminiert ist, kann die erfindungsgemäße Auftragevorrichtungsdüse sehr
lange Zeitperioden mit wenig oder keiner Wartung oder Abschaltung
arbeiten. Dies trägt
ferner zu verbesserten Produktionsgeschwindigkeiten und verbesserter
Abfallproduktion bei.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung versteht sich leicht unter Bezugnahme auf
die folgenden Zeichnungen, bei denen ist:
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1 eine
schematische Veranschaulichung eines typischen bekannten Aufbaus
für die Herstellung
von Etikettenmaterial; und
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2 eine
schematische Veranschaulichung einer bei dem Aufbau der 1 benutzten Auftragevorrichtungsdüse bekannter
Art; und
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3 eine
schematische Veranschaulichung der verbesserten Auftragevorrichtungsdüse der vorliegenden
Erfindung; und
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4 eine
Endansicht der verbesserten Auftragevorrichtungsdüse der 3;
und
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5 eine
teilweise schematische, perspektivische Ansicht eines Umschaltgliedes
oder Verschlußmittels,
wie es bei der Auftragevorrichtungsdüse der 3 und 4 benutzt
wird; und
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6 eine
schematische Endansicht unter Darstellung des Aufbaus der bevorzugten
Abdichtmittel, die zum Abdichten des Umschaltgliedes der 5 bei
dem Düsenkörper der
verbesserten Auftragevorrichtungsdüse der 3 verwendet
werden; und
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7 eine
andere schematische, perspektivische Darstellung des Verhältnisses
des Umschaltgliedes der 5 mit den anderen Elementen
der verbesserten Düse
der 3, 4 und 5; und
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8 eine
schematische Perspektivansicht unter Darstellung der Form der Verteiler
der verbesserten Auftragevorrichtungsdüse der 3; und
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9 eine
schematische Veranschaulichung eines Beschichtungssystems mit der
verbesserten Auftragevorrichtungsdüse der vorliegenden Erfindung
und verschiedenen Peripheriegeräten.
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Ausführliche
Beschreibung
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Wie
in 3 gezeigt ist, besteht die erfindungsgemäße Auftragevorrichtungsdüse, die
allgemein mit 50 bezeichnet ist, aus einem länglichen
Düsenkörper 52 mit
einer Breite, die im allgemeinen so groß ist wie die Breite der zu
beschichtenden, sich bewegenden Bahn. Der Düsenkörper 52 besteht aus einem
Mittelabschnitt 54, einem oberen Abschnitt 56 und
einem Bodenabschnitt 58. Der obere Abschnitt 56 und
der Bodenabschnitt 58 bilden zwischen sich einen länglichen,
schmalen Schlitz oder ein Preland 60 (eine Art Vorschlitz).
Das Preland 60 steht mit dem Land 62 (eine Art
Schlitz) in Verbindung, welches zwischen der oberen Düsenlippe 64 und
der unteren Düsenlippe 66 gebildet
ist.
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Die äußeren Kanten
der oberen Düsenlippe 64 und
unteren Düsenlippe 66 bilden
eine Beschichtungsöffnung 68,
aus welcher flüssiges
Material von der Düsen 50 auf
eine sich bewegende, zu beschichtende Bahn abgelegt wird. Gemäß herkömmlicher Praxis
können
die obere Düsenlippe 64 und
die untere Düsenlippe 66 so
einstellbar sein, daß die
Dicke des Land 68 und damit auch die Menge des durch die Beschichtungsöffnung 68 auf
die sich bewegende Bahn abgelegten flüssigen Materials wunschgemäß eingestellt
werden kann. Alternativ kann eine oder können beide Düsenlippen
erwünschtenfalls
fest sein.
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Um
abwechselnd der Beschichtungsöffnung 68 erste
und zweite flüssige
Beschichtungsmaterialien zuzuführen,
sind eine erste Einlaßöffnung 69 und eine
zweite Einlaßöffnung im
Mittelabschnitt 54 des Düsenkörpers 52 gebildet.
Die erste Einlaßöffnung 69 steht
mit einem ersten Verteiler 72 in Verbindung, der von einer
länglichen
Nut im Mittelabschnitt 54 des Düsenkörpers 52 gebildet
ist. Auf die gleiche Weise steht eine zweite Einlaßöffnung 70 mit
dem zweiten Verteiler 74 in Verbindung, der auch durch
einen länglichen
Schlitz oder Kanal im Mittelabschnitt 54 des Düsenkörpers 52 gebildet
ist. Jeder Verteiler 72 bzw. 74 ist im wesentlichen
parallel zu der Beschichtungsöffnung 68 und
hat im wesentlichen dieselbe Breite wie diese. Zusätzlich kann
jeder der Verteiler 72 und 74 in den oberen und
Bodenabschnitten 56 und 58 der Düse gebildet
sein statt im Mittelabschnitt 54, wenn dies erwünscht ist.
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Um
flüssiges
Beschichtungsmaterial im Verteiler 72 in das Preland 60 zu
laden, wird ein erster Flüssigkeitsdurchgang
oder ein Umschalt-Preland 76 vorgesehen. Der erste Flüssigkeitsdurchgang 76 wird
durch zwei kongruente Oberflächen
gebildet, von denen die eine durch ein Vorderende 78 des
Düsenmittelabschnittes 54 und
die andere durch ein Verschlußmittel
oder ein Verschlußele ment
gebildet ist, welches bei der besonderen gezeigten Ausführungsform
aus einem ersten Umschaltglied 80 besteht. Auf dieselbe
Weise steht ein zweiter Verteiler 74 mittels eines zweiten
Flüssigkeitsdurchganges oder
Umschalt-Preland 82 mit dem Preland 60 in Verbindung,
wobei der zweite Flüssigkeitsdurchgang oder
das Umschalt-Preland 82 auch von zwei kongruenten Oberflächen gebildet
wird, deren eine im Vorderende 78 des Düsenmittelabschnittes 54 und die
andere von dem zweiten Umschaltglied 84 gebildet wird.
Der erste und der zweite Flüssigkeitsdurchgang 76 und 82 sowie
entsprechende Umschaltglieder 80 und 84, wie Verteiler 72 und 74,
sind auch im wesentlichen parallel zu der Beschichtungsöffnung 68 und
im wesentlichen so breit wie diese.
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Ein
erstes Betätigungsorgan 86 weist
eine Kolbenstange 88 (5) auf,
die einstückig
an dem ersten Umschaltglied 80 angebracht ist, sowie einen Kraftgenerator 90 für die Erzeugung
einer magnetischen, pneumatischen oder hydraulischen Kraft auf die
Kolbenstange 88. Ein mechanisches Betätigungsorgan, wie zum Beispiel
eine asymmetrische Nocke, kann zu diesem Zweck auch benutzt werden. Der
Kraftgenerator 90 ist von der Art mit doppelter Bewegung
und dadurch in der Lage, das Umschaltglied 80 zum Öffnen und
Schließen
des ersten Flüssigkeitsdurchgangs
in dem oberen Düsenkörperabschnitt 56 nach
oben oder unten zu bewegen. Auf dieselbe Art weist ein zweites Betätigungsorgan 92 eine
(nicht gezeigte) Kolbenstange und einen Kraftgenerator 94 auf
für die
Bewegung des zweiten Umschaltgliedes 84 zwischen der offenen
und geschlossenen Position, um die Strömung des flüssigen Beschichtungsmaterials
durch den zweiten Flüssigkeitsdurchgang 82 zu
ermöglichen
und zu verhindern.
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Im
normalen Betrieb befindet sich eines der Umschaltglieder 80 und 84 in
einer offenen Position, während
sich das andere in einer geschlossenen Position befindet. Deshalb
wird nur eines der flüssigen Beschichtungsmaterialien,
welches aus der Einlaßöffnung 69 und 70 zugeführt wird,
in das Preland 60, das Land 62 und die Beschichtungsöffnung 68 zu
einem gegebenen Zeitpunkt hineinfließen. Ferner kann das Umschalten
von dem einen zu dem anderen flüssigen
Beschichtungsmaterial extrem schnell dadurch erfolgen, daß die Positionen
der zwei Umschaltglieder über
die Betätigungsorgane 86 und 92 umgeschaltet
bzw. umgekehrt werden. Mit anderen Worten sind die Flüssigkeitsdurchgänge 76 und 82 in
der Lage, wegen des kurzen Laufabstandes der Umschaltglieder 80 und 84 sowie
der schnellen Bewegung dieser Umschaltglieder, welche durch die
Kraftgeneratoren 90 und 94 ermöglicht wurde, durch Einrasten oder
schnappartig zu öffnen
und zu schließen.
So kann zum Beispiel in einer Düse,
in welcher die Flüssigkeitsdurchgänge 76 und 82 500
bis 5000 μm
dick sind, das Umschalten in nicht weniger als 0,01 bis 1,0 Sekunden
erfolgen.
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5 veranschaulicht
den Aufbau der Umschaltglieder 80 und 84 in größerer Einzelheit.
Wie man in dieser Figur sieht, besteht das Umschaltglied 80 aus
einem starren Körperteil 96 mit
einem Vorderende 98 und einem Hinterende 100.
Das Vorderende 98 besteht aus einer flachen, angewinkelten
Fläche,
die zusammen mit dem Vorderende 78 des Düsenmittelabschnittes 54 den
ersten Flüssigkeitsdurchgang 76 bildet.
Zusätzlich
bildet das starre Körperteil 96 eine
aufstromseitige Oberfläche 102 sowie eine
abstromseitige Oberfläche 104,
die beide zueinander parallel sind sowie parallel zum Kolben 88.
Bei diesem Aufbau bewegt sich das Umschaltglied 80 gleitend
in den oberen Düsenabschnitt 56 in
Abhängigkeit
von der Betätigung
des Betätigungsorgans 86.
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Das
Verhältnis
des Umschaltgliedes 80 bezüglich der anderen Elemente
der Düse 50 ist
ferner in 7 veranschaulicht, wobei sich
versteht, daß das
Verhältnis
des Umschaltgliedes 84 zu den anderen entsprechenden Elementen
in der Düse
dasselbe ist. Wie in 7 gezeigt ist, ist das Umschaltglied 80 für eine Gleitbewegung
in einer Richtung parallel zu den Seitenflächen 102 und 104 zum Öffnen und Schließen des
ersten Flüssigkeitsdurchganges 76 angebracht.
Ferner endet das abstromige Ende 106 des Flüssigkeitsdurchganges 76 an
dem aufstromigen Ende 108 des Prelands 60. Zusätzlich sind
der erste Verteiler 72 und der erste Flüssigkeitsdurchgang 76 durch
das erste Verteiler-Preland 107 miteinander verbunden,
wobei der erste Verteiler 72 dicht neben dem ersten Flüssigkeitsdurchgang 76 angeordnet
ist. Mit dicht neben ist gemeint, daß der erste Verteiler 72 sich
dichtestmöglich
am Flüssigkeitsdurchgang 76 befindet
(d.h. das erste Verteiler-Preland 107 ist so kurz wie möglich) und
das innerhalb vernünftiger
Bearbeitungstoleranzen. Mit anderen Worten befindet sich der Verteiler 72 nicht
so dicht am Fließdurchgang 76,
daß irgendeine
Bearbeitung außerhalb
der Spezifikation einen unangemessenen Abrieb am Vorderende des
Verteilers hervorrufen würde,
weil dies wegen des Abriebs zu einer Fehlfunktion der Düse 50 führen würde. Innerhalb
dieser Randbedingung ist jedoch der Verteiler 72 dichtestmöglich am
Flüssigkeitsdurchgang 76.
Es ist auch erwünscht,
daß die
Umschaltglieder 80 und 84 und insbesondere die
Ausgangsenden dieser Umschaltglieder so genau wie möglich bearbeitet
werden, weil dies praktisch nicht zu toten Stellen führt, die
an den Auslaßenden
der Durchgänge 76 und 82 des
Umschaltgliedes in das Preland 60 hinein zugegeben sind.
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Um
eine Leckage der durch die erfindungsgemäße Auftragevorrichtungsdüse 50 in
Bearbeitung befindlichen flüssigen
Materialien zu verhindern, ist ein allgemein mit 110 bezeichnetes
Abdichtsystem vorgesehen. Siehe 5, 6 und 7.
Das Abdichtsystem 110 weist eine erste primäre Dichtung 112 und
eine erste sekundäre
Dichtung 114 auf, deren jede in der aufstromigen Seitenfläche 102 des Seitengliedes 80 gebildet
ist. Zwischen den primären und
sekundären
Dichtungen 112 und 114 ist eine Fluiddichtung 116 angeordnet,
die mit einer Quelle von kontinuierlich oder intermittierend zugeführtem Reinigungsfluid
verbunden ist, wie zum Beispiel Wasser, welches mit einem geringeren
Druck, zum Beispiel 5 psig, zugeführt wird und kontinuierlich
durch nicht gezeigte Auslaßöffnungen
zum Abfall entleert oder wieder umgewälzt wird. Das Abdichtsystem 110 weist ferner
eine zweite Primärdichtung 118,
eine zweite Sekundärdichtung 120 und
eine zweite Fluiddichtung 122 auf, die alle in der abstromigen
Seitenfläche 104 des
Umschaltgliedes 80 gebildet sind. Gemäß Darstellung in 6 hat
jede der Primär-
und Sekundärdichtungen
die Form einer Leiste 124 bzw. eines Bandes von Material,
die bzw. das im wesentlichen parallel zu der Beschichtungsöffnung 68 angeordnet und
so lang wie diese ist. Jede dieser Dichtungen besteht vorzugsweise
im Querschnitt aus einem U-förmigen
Teil, welches aus einem flexiblen Material hergestellt ist, wie
zum Beispiel einem Kunststoff oder Elastomer, wobei das U-förmige Teil
ein längliches Federteil
oder eine anfänglich
weiche Polymerschnur 126 bzw. Seil oder Leine in diesem
trägt,
um die Schenkel 128 und 130 des U-förmigen Teils 124 in Auswärtsrichtung
vorzuspannen. In der dargestellten Ausführungsform weist der Schenkel 130 Zähne 132 auf
für den
Eingriff mit der Stütz-
oder Lageroberfläche 133 des
oberen Düsenabschnittes 56,
in welchem das Umschaltglied 80 gleitend aufgenommen ist.
Das Abdichtsystem 110 eliminiert im wesentlichen Leckagen
flüssiger
Beschichtungsmaterialien zwischen den Umschaltgliedern 80 und 84 und
ihren zugehörigen
Abschnitten des Düsenkörpers. Dies verhindert
in wirksamer Weise ein erzwungenes Abschalten der Düse 50 durch
Aushärten
von Flüssigkeit,
die in diesen Bereichen aufgetragen wird, was passieren kann, wenn
druckempfindliche Klebstoffe verwendet werden.
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Wie
in den 5 und 7 gezeigt ist, sind die Endflächen des
Umschaltgliedes 80 auch parallel zu dem Kolben 88 angeordnet
und bei der gezeigten Ausführungsform
senkrecht zu den Seitenflächen 102 und 104 des
Umschaltgliedes. Der obere Düsenabschnitt 56 bestimmt
auch passende Oberflächen für das gleitende
Aufnehmen dieser Endflächen
des Umschaltgliedes, wobei diese passenden Oberflächen auch
zu dem Kolben 88 parallel liegen. Um eine Leckage von flüssigem Beschichtungsmaterial
zwischen den Endoberflächen
des Umschaltgliedes 80 und den passenden Oberflächen des
oberen Abschnittes 56 des Düsenkörpers zu vermeiden, kann dasselbe
oben beschriebene Abdichtsystem verwendet werden. Bei der bevorzugten
Ausführungsform der
Erfindung können
jedoch diese Oberflächen
in wirksamer Weise dadurch abgedichtet werden, daß man diese
passenden Oberflächen
aus einem geeigneten Material bildet, wie zum Beispiel flachen Bögen oder
Bahnen aus faserverstärktem
Teflon® oder
einem weichen Metall, wie zum Beispiel Messing oder Kupfer,
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Mit
dem vorstehenden Aufbau kann die erfindungsgemäße Auftragevorrichtungsdüse einen
extrem schnellen Wechsel von einem flüssigen Beschichtungsmaterial
zu dem anderen erreichen. Dies wird teilweise durch die Tatsache
erreicht, daß die Umschaltglieder 80 und 84 sich
mit einer Schnappbewegung nur um einen sehr kleinen Abstand zwischen der
offenen und geschlossenen Position bewegen.
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Dies
liegt jedoch auch an den Flüssigkeitsdurchgängen 76 und 82 sowie
Verteilern 72 und 74, die im wesentlichen parallel
zu der Beschichtungsöffnung 68 angeordnet
und im wesentlichen so breit wie diese sind. Wie in den 3, 4, 5 und 6 gezeigt
ist, bilden die Flüssigkeitsdurchgänge 76 und 82 zwischen
dem Preland 60 und den Verteilern 72 bzw. 74 „Umschalt-Prelands". Ferner stehen die
Verteiler 72 und 74 durch entsprechende Verteiler-Prelands
mit den Flüssigkeitsdurchgängen 76 und 82 in Verbindung,
wobei ein Verteiler-Preland in 7 mit 107 dargestellt
ist. Es ist bekannt, daß Prelands
und Verteiler, die im wesentlichen parallel zu den Beschichtungsöffnungen
angeordnet und im wesentlichen so breit wie ihre zugehörigen Beschichtungsöffnungen
sind, das gleichmäßige Messen
und Verteilen von Beschichtungsmaterialien über die ganze Breite der zu
beschichtenden Bahn fördern.
Deshalb unterstützt
das Bilden von Flüssigkeitsdurchgängen 76 und 82 der
erfindungsgemäßen Düse als zusätzliche „Prelands" einen sofortigen,
gleichmäßigen Fluß von Beschichtungsmaterial
nach Öffnen
des zugehörigen
Umschaltgliedes. Dies reduziert wesentlich die Zeit, die für den Fluß von neuem
Beschichtungsmaterial notwendig ist, um einen stationären Betrieb
zu erreichen, wodurch ferner Ausschußproduktion verringert wird.
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Noch
ein anderer Grund, warum die erfindungsgemäße Auftragevorrichtungsdüse ein schnelles Überwechseln
zwischen unterschiedlichen Beschichtungszusammensetzungen erreicht,
liegt in dem engen Abstand zwischen den Verteilern 72 und 74,
den Flüssigkeitsdurchgängen 76 und 82 und
dem Preland 60. Wegen dieses engen Abstandes gibt es im
wesentlichen keinen Totraum, in welchem unbenutztes Beschichtungsmaterial
eingefangen werden kann oder hinter diesem bleiben kann. Dementsprechend
ist eine Abschaltzeit, die notwendig ist, um eingefangenes, verfestigtes
Beschichtungsmaterial aus der Düse
zu entfernen, im wesentlichen ausgeschaltet.
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Ein
anderes wichtiges Merkmal der erfindungsgemäßen Auftragevorrichtungsdüse besteht darin,
daß sie
relativ wartungsfrei ist. Dies liegt in erster Linie an den dem
Ausschalten der Leckage, was seinerseits an der Übernahme einer Anzahl unterschiedlicher
Ausgestaltungsmerkmale liegt, wie oben beschrieben ist. Zum Beispiel
verringert der enge Abstand der Verteiler und des Prelands zu den
Fließdurchgängen 76 und 82 Toträume für das Einfangen von
flüssigem
Beschichtungsmaterial. Ferner verhindern das Abdichtsystem 110 sowie
das Endflächenabdichtsystem,
wie oben beschrieben, wesentlich, daß das flüssige Beschichtungsmaterial
zwischen den Seiten- und Endflächen
der Umschaltglieder und der zugeordneten Oberflächen der zugehörigen Körperabschnitte
der Düse,
in welchen Abschnitten sie vorhanden sind, eingefangen wird. Zusammenfassend
erlauben diese Merkmale, daß die
Auftragevorrichtungsdüse 50 im
wesentlichen über
längere
Zeit störungsfrei
arbeitet, während
gleichzeitig ein extrem schnelles Umschalten zwischen verschiedenen
Beschichtungsflüssigkeiten
in einfacher und leichter Weise ermöglicht ist.
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9 veranschaulicht
eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei welcher die Auftragevorrichtungsdüse 50 mit
einem Reinigungssystem für
das Reinigen der Verteiler 72 und 74 sowie einem
automatischen Steuersystem für
die Steuerung des Betriebs des Umschaltgliedes und des Reinigungssystems
versehen ist. Wie in dieser Figur gezeigt ist, ist die erste Einlaßöffnung 69 der Düse 50 durch
geeignete Leitungen mit einer Quelle 132 eines ersten flüssigen Beschichtungsmaterials und
einer Quelle 134 für
Reinigungsflüssigkeit
verbunden. Steuerventile 136 und 138, die mit
einem automatischen Steuergerät
(nicht gezeigt) verbunden sind, sind vorgesehen, um den Fluß von erstem
flüssigen
Beschichtungsmaterial und von Reinigungsflüssigkeit in die Einlaßöffnung 69 je
nach Wunsch zu ermöglichen
und zu verhindern.
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Die
außenseitigen
Enden des Verteilers 72 in der Auftragevorrichtungsdüse 50 gemäß Darstellung in 9 sind
mit Auslaßöffnungen
versehen, welche durch geeignete Leitungen mit (nicht gezeigten)
Abfallentleerungsöffnungen
verbunden sind, wobei Steuerventile 140 und 142 vorgesehen
sind, um je nach Wunsch den Fluß von
Fluid in den Verteiler 72 aus diesen Öffnungen heraus zu ermöglichen
und zu verhindern.
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Wie
in 9 dargestellt ist, ist eine zweite Einlaßöffnung 70 mit
einer ähnlichen
Anordnung für das
Zuführen
einer zweiten Beschichtungsflüssigkeit und
einer Reinigungsflüssigkeit
zum Verteiler 74 verbunden.
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Im
Betrieb veranlaßt
das automatische Steuersystem die ersten Betätigungsorgane 86 der
Auftragevorrichtungsdüse 50,
das Umschaltglied 80 sowie das Steuerventil 136 zu öffnen, um
das erste flüssige
Beschichtungsmaterial aus der Quelle 132 in die Lage zu
versetzen, in der oben beschriebenen Weise in die Düse 50 und
durch diese zu strömen.
Wenn ein Überwechseln
auf eine zweite Beschichtungsflüssigkeit
erwünscht
ist, veranlaßt
das automatische Steuersystem die ersten Betätigungsorgane 86,
das Umschaltglied 80 so zu bewegen, daß der erste Flüssigkeitsdurchgang 76 geschlossen
wird. Gleichzeitig veranlaßt
das automatische Steuersystem die zweiten Betätigungsorgane 92,
das Umschaltglied 84 zu bewegen, um den zweiten Flüssigkeitsdurchgang 82 zu öffnen. Im
wesentlichen zur gleichen Zeit wird das Steuerventil 136 geschlossen,
um den Fluß der
ersten Beschichtungsflüssigkeit
in die Düse 50 anzuhalten,
und der Fluß der
zweiten Beschichtungsflüssigkeit
in die Düse 50 wird
durch Öffnen
des entsprechenden Steuerventils gestartet, welches an der Quelle
der zweiten Beschichtungsflüssigkeit
angebracht ist.
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Im
wesentlichen zur gleichen Zeit wird das Reinigungssystem der erfindungsgemäßen Vorrichtung
eingeschaltet, um flüssiges
Beschichtungsmaterial aus dem Verteiler 72 zu entfernen.
Dies wird durch das automatische Steuersystem dadurch erreicht,
daß die
Steuerventile 138, 140 und 142 geöffnet werden.
Als Folge davon strömt
Reinigungslösung
aus der Quelle 134 aus der ersten Einlaßöffnung 69 in den Verteiler 72 und
dann aus diesem aus den zwei Ausgangsöffnungen heraus, die an seinen äußeren Enden
angeordnet sind. Nach einer angemessenen Zeitdauer wird die Strömung der
Reinigungslösung
durch Schließen
der Steuerventile 138, 140 und 142 durch
das automatische Steuersystem beendet, um den Reinigungsbetrieb
zu vollenden. Wenn es erwünscht
ist, den Betrieb der Auftragevorrichtungsdüse auf die erste Beschichtungsflüssigkeit zurück umzuschalten,
wird der vorstehende Betrieb umgekehrt durchgeführt, wobei dann der Verteiler 74 gereinigt
wird, während
sich der Verteiler 72 in einer Betriebsart für die Zufuhr
von erster Beschichtungsflüssigkeit
zu der Bahn befindet, die gerade beschichtet wird.
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Ein
besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Auftragevorrichtungsdüse, die
mit einem Reinigungssystem, wie es in 9 veranschaulicht
ist, ausgestattet ist, besteht darin, daß ein viel größerer Grad
an Flexibilität
als bei früheren
Systemen möglich
ist. Dies liegt daran, weil eine dritte Beschichtungsflüssigkeit,
die sich von der ersten und der zweiten unterscheidet, in den nicht
im Betrieb befindlichen Kanal der Düse eingeführt werden kann, nachdem er gereinigt
wurde und während
der andere Kanal der Düse
sich noch im Betrieb befindet. Es versteht sich also, daß die erfindungsgemäße Auftragevorrichtungsdüse, wenn
sie mit einem Reinigungssystem ausgestattet ist, wie es in 9 veranschaulicht
ist, drei, vier oder tatsächlich
eine unbegrenzte Anzahl unterschiedlicher Beschichtungsmaterialien
verarbeiten kann, ohne zwischen aufeinanderfolgenden Beschichtungsabläufen abgeschaltet
zu werden.
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Obwohl
nur ein paar Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, versteht es sich,
daß viele
Modifikationen ohne Verlassen des Geltungsbereiches der vorliegenden
Erfindung vorgenommen werden können.
Zum Beispiel kann die erfindungsgemäße Auftragevorrichtungsdüse mit einem
Heizelement und/oder Kanälen
versehen sein für
die Aufnahme und das Fließen
eines thermischen Transferfluids sowie einem zugehörigen Temperatursteuersystem,
um die Temperatur der flüssigen
Beschichtungsmaterialien, die in der Düse in Bearbeitung sind, zu
steuern. Zusätzlich
kann das Steuersystem der Düse
eingerichtet sein, um während
jedes Überganges
oder Umschaltens die Umschaltglieder 80 und 82 zu
unterschiedlichen Zeiten zu bewegen, weil dies in gewissen Fällen eine
günstige
Wirkung oder vorteilhafte Leistung bringen kann. Das Steuersystem
kann auch aufgebaut sein, um die Möglichkeit vorzusehen, daß beide
Umschaltglieder zur gleichen Zeit geöffnet oder geschlossen werden. Dies
würde nicht
nur die Möglichkeit
vorsehen, Mehrfach schichten von flüssigen Beschichtungen gleichzeitig
aufzutragen, sondern auch das Reinigen und Spülen der Düse fördern. Alle diese Modifikationen sollen
im Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung, wie beansprucht ist,
eingeschlossen sein.