DE4010262A1

DE4010262A1 - Duese fuer viskose fluessigkeit

Info

Publication number: DE4010262A1
Application number: DE19904010262
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Bernhardt
Original assignee: DEBATIN ANTON GmbH
Current assignee: DEBATIN ANTON GmbH
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1991-10-02

Description

Die Erfindung betrifft eine Breitschlitzdüse zum flächigen Auftragen viskoser Flüssigkeiten, insbesondere Leim, auf laufende Materialbahnen, bestehend aus einem Ober- und einem Unterteil, die unter Bildung eines schmalen Düsenschlitzes miteinander verbunden sind, an der dem Düsenschlitz gegen überliegenden Seite einen Anschluß für die Flüssigkeit aufweisen und zwischen sich eine sich vom Anschluß zum Düsenschlitz, z. B. trapez- oder dreieckförmig erweiternde Verteilerkammer bilden.

Bei der Beschichtung oder Verklebung von Material stellt sich die Aufgabe, viskose Flüssigkeiten, insbesondere Leim, flächig aufzutragen. Hierbei werden unter anderem Breit schlitzdüsen eingesetzt, die unter Berührung des zu be schichtenden Materials bei relativer Bewegung der Düse bezüglich des Materials die Flüssigkeit aufbringen. Beim Einsatz herkömmlicher Düsen zeigt sich der Nachteil, daß die Flüssigkeit nicht gleichmäßig, das heißt in gleich bleibender Schichtdicke aufgetragen wird. Es entstehen vornehmlich parallel zur Bewegungsrichtung verlaufende Streifen. Die Austragung erfolgt also nicht so homogen, daß sich eine Schicht gleichmäßiger Dicke bildet. Dies gilt um so mehr, je viskoser die Flüssigkeit ist, da sie auch bei längerer Verweilzeit auf der Fläche nicht zusammenläuft. Auch sind im kontinuierlichen Produktionsablauf größere Verweilzeiten nicht zu verwirklichen.

Des weiteren soll die Düse universell einsetzbar sein, z. B. wahlweise mit lösungsmittelhaltigem Leim, Heißkleber oder Dispersionsleim betrieben werden können. Um dies zu ermöglichen, muß die Düse leicht und einwandfrei gereinigt werden können. Auch die Möglichkeit einer Beheizung muß gegeben sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Düse zu schaffen, die eine homogene flächige Auftragung von visko sen Flüssigkeiten ermöglicht.

Die Aufgabe wird bei einer Breitschlitzdüse des eingangs genannten Aufbaus dadurch gelöst, daß zwischen der Vertei lerkammer und dem Düsenschlitz eine Mehrzahl von sich in Durchflußrichtung und parallel zueinander erstreckenden Staukanälen angeordnet ist.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Breitschlitzdüse ergibt sich ein besonders gleichmäßiger Auftrag der Flüs sigkeit dadurch, daß die Staukanäle im dynamischen Fließ gleichgewicht eine gleichmäßige Druckverteilung an der Breitseite der trapez- oder dreieckförmigen Verteilerkammer hervorrufen. Dies hat zur Folge, daß sich über den gesamten Staubereich hinweg ein gleichmäßiger Durchsatz ergibt. Der nachfolgende Düsenschlitz homogenisiert die aus den Stau kanälen austretende Flüssigkeit zu einem Film, so daß sich eine gleichmäßige Auftragung ergibt. Die Ausbildung des Düsenschlitzes, der Verteilerkammer und der Staukanäle zwischen einem Ober- und einem Unterteil gibt die Möglich keit, durch Lösen der beiden Teile die Funktion der Düse zu inspizieren und die wesentlichen Bereiche bei einem Leimwechsel oder bei Funktionsstörungen problemlos zu reinigen.

Zur Verringerung von Randeffekten ist es günstig, wenn die Staukanäle sich über eine etwas geringere Breite als die Breite des Düsenschlitzes erstrecken. Durch diese Maß nahme kann sich die aus den Staukanälen austretende Flüs sigkeit im Düsenschlitz entspannen.

Um im Fließgleichgewicht über den gesamten Staubereich eine gleichmäßige Druckverteilung, insbesondere bei sehr viskosen Flüssigkeiten zu erreichen, ist es weiterhin vor teilhaft, wenn die Breite der Verteilerkammer an ihrer dem Düsenschlitz zugekehrten Breitseite etwas größer ist als die Breite, über die sich die Staukanäle erstrecken. Auch hierdurch werden Randeffekte vermieden, genauso wie bei einer Ausführung, bei der die Verteilerkammer an ihrer Breit seite in den Ecken Erweiterungen aufweist.

Durch das weitere Merkmal, daß die Höhe der Staukanäle etwas größer als die Höhe des Düsenschlitzes ist, ergibt sich eine gute Homogenisierung innerhalb des Düsenschlitzes.

Die Stauwirkung der Staukanäle kann dadurch gesteigert werden, daß die Querschnittsfläche der Verteilerkammer an ihrer Breitseite größer als die Summe der Durchtrittsflächen aller Staukanäle ist. Dies kann beispielsweise dadurch reali siert werden, daß die Höhe der Staukanäle kleiner als die Höhe der Verteilerkammer ist.

Durch eine Dimensionierung derart, daß die Summe der Quer schnitte der Staukanäle um 10 bis 50% kleiner ist als der Querschnitt des Düsenschlitzes, ergibt sich eine gute Homo genisierung des Flüssigkeitsfilms innerhalb des Düsen schlitzes, ohne eine nennenswerte Erhöhung des Fließwider standes zu verursachen. Des weiteren ist es für eine gute Homogenisierung günstig, wenn das Verhältnis der Ausdehnung der Staukanäle und des Düsenschlitzes in Durchflußrichtung etwa 2 : 1 beträgt.

Durch die weitere Maßnahme, daß die Summe der Querschnitte der Staukanäle kleiner als der Querschnitt des Anschlusses ist, wird erreicht, daß vom Anschluß bis zu den Staukanälen ein Druckaufbau stattfindet, der für eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit in der Verteilerkammer und eine isostatische Druckverteilung im Bereich vor den Staukanälen sorgt.

Die Homogenisierung wird weiterhin dadurch unterstützt, daß der Düsenschlitz aus parallelen Wänden von Ober- und Unterteil gebildet ist, so daß innerhalb des Düsenschlitzes kein Druckaufbau stattfindet.

Dadurch, daß der Düsenschlitz an einer eine Auftragsfläche bildenden und senkrecht zur Durchflußrichtung sich er streckenden Wandung von Ober- und Unterteil ausmündet, wird ähnlich wie bei einem Rakel eine gleichmäßige Auf tragung erzielt bzw. diese verbessert.

Zur Verbesserung der gleichmäßigen Verteilung in der Ver teilerkammer ist es günstig, wenn in der Verteilerkammer wenigstens ein Leitorgan angeordnet ist. Eine vorteilhafte Ausführung ergibt sich dadurch, daß das Leitorgan symme trisch zur Symmetrieachse der Verteilerkammer und insbeson dere, wie diese, trapez- oder dreieckförmig ausgebildet ist. Dabei weist das Leitorgan zweckmäßigerweise die Höhe der Verteilerkammer auf, füllt diese also in der Höhe aus. Wenn zudem das Verteilerorgan unmittelbar hinter der Anschluß öffnung angeordnet ist, wird die Flüssigkeit in der Ver teilerkammer sofort auf die ganze Breite verteilt.

Eine sehr vorteilhafte und leicht zu verwirklichende kon struktive Ausführung ergibt sich dadurch, daß das Oberteil an seiner dem Unterteil zugekehrten Fläche eben ausgebildet ist, während das Unterteil den Düsenschlitz, die Staukanäle, die Verteilerkammer und das Leitorgan in Form von Vertie fungen oder Erhöhungen aufweist.

Der Staubereich ist zudem sehr einfach zu realisieren, wenn die Staukanäle von halbkreisförmigen Vertiefungen im Unterteil und von dem diese nach oben abschließenden Ober teil gebildet sind.

Kommen Flüssigkeiten zur Anwendung, die sich nur bei erhöh ter Temperatur verarbeiten lassen, wie z. B. Heißkleber, ist es nötig, daß das Ober- und/oder Unterteil mit einer Heizung versehen ist.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Breitschlitzdüse;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Unter teil der Breitschlitzdüse und

Fig. 3 einen Schnitt III-III gemäß Fig. 2 durch die Breitschlitz düse.

Die Breitschlitzdüse gemäß Fig. 1 weist ein Oberteil 1 und ein Unterteil 2 auf. Diese sind miteinander, z. B. durch eine Verschraubung, verbunden. An der Rückseite der Düse sind das den Anschluß bildende Zuleitungsrohr 3 für die auszubringende Flüssigkeit und an der Vorderseite der Düsen schlitz 4 erkennbar. Seitlich ist eine Elektroversorgung 5 für eine Heizung gezeigt, die beim gezeigten Ausführungs beispiel von Heizstäben 6 gebildet ist, wodurch auch eine Verarbeitung von z. B. Heißkleber ermöglicht wird. Die Heizstäbe 6 sind mittels einer Platte oder dergleichen gegen das Unterteil 2 verspannt, um einen guten Wärmeüber gang zu gewährleisten.

Fig. 2 zeigt den inneren Aufbau der Düse. Über das Zulei tungsrohr 3 gelangt die Flüssigkeit durch dessen Austritts öffnung 7 in eine trapezförmige Verteilerkammer 8. In der Verteilerkammer 8 ist ein die eintretende Flüssigkeit nach beiden Seiten aufteilendes Leitorgan 9, angeordnet. Dies hat zur Folge, daß sich im Fließgleichgewicht, insbesondere auch bei sehr viskosen Flüssigkeiten, eine gleichmäßige Druckverteilung an der Breitseite 10 der Verteilerkammer 8 ergibt. Die Flüssigkeit wird an der Breitseite 10 durch den aus den Staukanälen 11 gebildeten Staubereich aufgestaut, wodurch sich aufgrund der gleichmäßigen Druckverteilung der gleiche Durchsatz für alle Staukanäle 11, der eine wichtige Bedingung für eine gleichmäßige Auftragung darstellt, ergibt. Um Randeffekte an der Breitseite 10 zu vermeiden, ist die Verteilerkammer 8 breiter als der Staubereich. In den äußeren Ecken weist die Verteilerkammer 8 Erweiterungen 13 auf, die sich etwa parallel zum Düsenschlitz 4 erstrecken und dafür sorgen, daß auch an den am weitesten außen lie genden Staukanälen die Flüssigkeit mit gleichem Druck an steht. Der aus den Staukanälen 11 austretende Flüssigkeits film wird anschließend im Düsenschlitz 4 homogenisiert, das heißt die insbesondere bei großer Viskosität der Flüssigkeit auftretenden Streifen im Flüssigkeitsfilm, verursacht durch die Staukanäle 11, werden ausgeglichen und es tritt so ein Flüssigkeitsfilm mit über die gesamte Länge der Austritts öffnung konstanter Dicke aus. Zu diesem Zweck ist der Düsen schlitz 4 von parallelen Wänden des Ober- und Unterteils 1, 2 begrenzt.

Im Schnitt der Fig. 3 sind Ober- und Unterteil 1, 2 der Düse sowie das Zuleitungsrohr 3 erkennbar. Man erkennt den Verlauf der Verteilerkammer 8 und des Leitorgans 9 in Durch flußrichtung. Die vertikale Ausdehnung an der Breitseite 10 der Kammer 8 nimmt deutlich ab beim Übergang zum Staubereich. Durch die damit verbundene Verringerung der Querschnitts fläche ergibt sich eine große Stauwirkung, die für die gleichmäßige Druckverteilung an der Breitseite 10 der Ver teilerkammer 8 verantwortlich ist. Es hat sich als vorteil haft erwiesen, daß der sich an die Staukanäle 11 anschlie ßende Düsenschlitz 4 höchstens die gleiche Querschnitts fläche wie die Summe aller Staukanäle hat. Aus diesem Grund läßt sich in Fig. 3 beim Übergang vom Staubereich zum Düsenschlitz 4 eine Verringerung der vertikalen Ausdehnung erkennen. Eine gleichmäßige Auftragung wird im weiteren dadurch unterstützt, daß die beiden Teile 1 und 2 so aus gebildet sind, daß sich die Austrittsöffnung des Düsen schlitzes 4 etwa mittig in einer Auftragsfläche 12 befindet. Die Auftragsfläche 12, die durch eine entsprechende Aus bildung des Ober- 1 und Unterteils 2 realisiert ist, unter stützt eine gleichmäßige Auftragung. Zudem ist in Fig. 3 erkennbar, daß bei dieser Ausführung im wesentlichen alle Vertiefungen im Unterteil 2 angeordnet sind, während im Oberteil 1 lediglich eine Aussparung für das Zuleitungsrohr 3 vorgesehen ist.

Claims

1. Breitschlitzdüse zum flachigen Auftragen viskoser Flüssigkeiten, insbesondere Leim, auf laufende Mate rialbahnen, bestehend aus einem Ober- und einem Unter teil, die unter Bildung eines schmalen Düsenschlitzes miteinander verbunden sind, an der dem Düsenschlitz gegenüberliegenden Seite einen Anschluß für die Flüs sigkeit aufweisen und zwischen sich eine sich vom Anschluß zum Düsenschlitz, z. B. trapez- oder dreieck förmig, erweiternde Verteilerkammer bilden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verteilerkammer (8) und dem Düsenschlitz (4) eine Mehrzahl von sich in Durchflußrichtung und parallel zueinander erstreckenden Staukanälen (11) angeordnet ist.

2. Breitschlitzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Staukanäle (11) sich über eine etwas geringere Breite als die Breite des Düsenschlitzes (4) erstrecken.

3. Breitschlitzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Breite der Verteilerkammer (8) an ihrer dem Düsenschlitz (4) zugekehrten Breitseite (10) etwas größer ist als die Breite, über die sich die Staukanäle (11) erstrecken.

4. Breitschlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerkammer (8) an ihrer Breitseite (10) in den Ecken Erweiterungen (13) aufweist.

5. Breitschlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Staukanäle (11) etwas größer als die Höhe des Düsenschlitzes (4) ist.

6. Breitschlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Staukanäle (11) kleiner als die Höhe der Verteilerkammer (8) ist.

7. Breitschlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Querschnitte der Staukanäle (11) um 10 bis 50% kleiner ist als der Querschnitt des Düsenschlitzes (4).

8. Breitschlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Querschnitte der Staukanäle (11) kleiner als der Querschnitt des Anschlusses (3) ist.

9. Breitschlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Aus dehnung der Staukanäle (11) und des Düsenschlitzes (4) in Durchflußrichtung etwa 2 : 1 beträgt.

10. Breitschlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenschlitz (4) aus parallelen Wänden von Ober- und Unterteil (1, 2) ge bildet ist.

11. Breitschlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenschlitz an einer eine Auftragsfläche (12) bildenden, und senkrecht zur Durchflußrichtung sich erstreckenden Wandung von Ober und Unterteil (1, 2) ausmündet.

12. Breitschlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verteilerkammer (8) wenigstens ein Leitorgan (9) angeordnet ist.

13. Breitschlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitorgan (9) symme trisch zur Symmetrieachse der Verteilerkammer (8) ausgebildet ist.

14. Breitschlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitorgan (9) trapez oder dreieckförmig ausgebildet ist.

15. Breitschlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitorgan (9) die Höhe der Verteilerkammer (8) aufweist.

16. Breitschlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerorgan unmit telbar hinter der Anschlußöffnung (7) angeordnet ist.

17. Breitschlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (1) an seiner dem Unterteil (2) zugekehrten Fläche eben ausgebildet ist, während das Unterteil (2) den Düsenschlitz (4), die Staukanäle (11), die Verteilerkammer (8) und das Leitorgan (9) in Form von Vertiefungen oder Erhöhungen aufweist.

18. Breitschlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Staukanäle (11) von halbkreisförmigen Vertiefungen im Unterteil (2) und von dem diese nach oben abschließenden Oberteil (1) gebildet sind.

19. Breitschlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Ober- (1) und/oder Unterteil (2) mit einer Heizung (5) versehen ist.