DE10103375C1 - Vorrichtung zum punkt - oder linienförmigen Auftragen einer fließfähigen Kunststoffmasse auf eine Oberfläche - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betriffft eine Vorrichtung zum punkt- oder linienförmigen Auftragen einer fließfähigen Kunststoffmasse auf eine Oberfläche. Sie umfasst ein einen Verteilerkammer (2) aufweisendes Gehäuse (1), mehrere wenigstens in einer Reihe angeordnete, eine erste Gehäusewand (4) durchsetzende Auslassbohrungen (5, 5a), eine zweite Gehäusewand (8) durchsetzende Einlassbohrung (9) sowie einen in der Verteilerkammer (2) angeordneten Füllkörper (10). Der Füllkörper ist von einem hinsichtlich der Größe des ihn durchströmenden Massenstroms steuerbaren Kanal (24) durchsetzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum punkt- oder linienförmigen Auftragen einer fließfähigen Kunststoffmasse auf eine Ober­ fläche. Auf diese Weise erhaltene erhabene Strukturen sind beispielsweise Noppen auf Handgriffen von Sportgeräten und Werkzeugen oder auf der Ober­ fläche von Schreibstiften und Pinselstiften.

Derartige, beispielsweise aus WO 00/69571 A1 und US 5,516273 bekannte Vorrichtungen weisen ein eine Verteilerkammer um­ schließendes Gehäuse mit einer ersten, von mehreren in wenigs­ tens einer Reihe angeordneten Auslassbohrungen durchsetzten Gehäusewand. Eine zweite Gehäusewand ist von einer Einlassboh­ rung durchsetzt. Um zu verhindern, dass eine über die Einlass­ bohrung in die Verteilerkammer eingebrachte Masse, etwa eine Kunststoffmasse bevorzugt aus den der Einlassbohrung direkt gegenüberliegenden Auslassbohrung austritt, ist innerhalb der Verteilerkammer ein Füllkörper angeordnet, der einen Fluss der Kunststoffmasse auf geradlinigem Weg zu den Auslassbohrungen verhindert. Um den Strömungswiderstand im Bereich der der Ein­ lassbohrung direkt gegenüberliegenden Auslassbohrungen zu er­ höhen, ist der Füllkörper in dem genannten Bereich verdickt und dadurch der zwischen ihm und der Innenwandung der Vertei­ lerkammer frei bleibende Strömungsquerschnitt verengt. Während des Betriebes kann sich nun beispielsweise temperaturbedingt oder durch Änderung der Stoffzusammensetzung die Viskosität des Materials verändern. Dies wirkt sich insbesondere in dem genannten verengten Strömungsquerschnitt der Verteilerkammer aus, was dazu führt, dass aus den der Einlassbohrung nahelie­ genden Auslassbohrungen im Vergleich zu den randständigen Aus­ lassbohrungen zu viel oder auch zu wenig Material austritt.

Dementsprechend sind die auf einer Oberfläche aufgebrachten Strukturen, beispielsweise eine Reihe von Noppen von ungleich­ mäßiger Gestalt und Größe.

Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Vor­ richtung vorzuschlagen, die in dieser Hinsicht verbessert ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Danach ist der Füllkörper von einem Kanal durchsetzt, der die Einlassseite der Verteilerkammer mit deren Auslassseite verbindet und der hinsichtlich der Größe des ihn durchströmenden Massenstroms steuerbar ist.

Bei Betrieb der Vorrichtung kann beispielsweise zunächst von einem teilweise verengten bzw. gedrosselten Kanalquerschnitt ausgegangen werden. Sollte sich im Verlauf des Auftragens von erhabenen Strukturen auf einer Oberfläche zeigen, dass aus den der Einlassöffnung des Gehäuses naheliegenden Auslassbohrungen zu viel Material ausgestoßen wird, so kann diesem Effekt durch Verkleinerung des Kanalquerschnitts entgegengewirkt werden. Umgekehrt kann es bei einer beispielsweise materialbedingten Erhöhung des Strömungswiderstandes erforderlich sein, den Ka­ nal weiter zu öffnen, und den Strömungsquerschnitt zu vergrö­ ßern und damit den Massenstrom zu den in Rede stehenden Aus­ lassbohrungen zu erhöhen.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist zur Steuerung des Ka­ nals ein Drosselelement vorhanden, mit dem der Kanalquer­ schnitt veränderbar ist. Das Drosselelement kann beispielswei­ se als eine in ihrer Umfangswand zwei diametral gegenüberlie­ gende Öffnungen aufweisende, den Füllkörper drehbar umfassende Hülse ausgestaltet sein. Je nach Drehstellung sind dann die Mündungsöffnungen das Kanals teilweise oder ganz von der Hülsenwand überdeckt. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist je­ doch das Drosselelement innerhalb des Kanals angeordnet. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass die die Verteilung der Kunststoffmasse in der Verteilerkammer beeinflussende Oberflä­ che bzw. Umrissform des Füllkörpers unverändert bleibt. Vor­ zugsweise ist das Drosselelement ein drehbar im Kanal angeord­ neter und von einer Ausnehmung durchsetzter Körper, der mit Hilfe eines aus dem Gehäuse herausgeführten Betätigungselemen­ tes zwischen einer Schließ- und einer Öffnungsstellung stufen­ los betätigbar ist. Durch diese Ausgestaltung ist gewährleis­ tet, dass während des Betriebs der Vorrichtung einer Verände­ rung des die Auslassbohrungen verlassenden Massenstroms auf einfache Weise entgegengewirkt werden kann.

Bei Vorrichtungen der in Rede stehenden Art ist in aller Regel eine einzige Einlassbohrung im Gehäuse vorhanden. Dementspre­ chend ist diese Einlassbohrung im Bezug auf die Reihe der Aus­ lassbohrungen mittig angeordnet. Aufgrund der Nähe der mittle­ ren Auslassbohrungen zur Einlassbohrung wird hier gegenüber den randständigen Auslassbohrungen ein erhöhter Massenstrom auftreten. Es ist deshalb zweckmäßig, den Füllkörper im We­ sentlichen stangenförmig auszubilden, wobei er aber einen ver­ dickten, im Bereich der Einlassbohrung angeordneten Mittelab­ schnitt aufweist. Der oben erwähnte Kanal ist in diesem Ab­ schnitt angeordnet und erstreckt sich quer zur Mittellängsach­ se des Füllkörpers. Vorzugsweise ist im Mittelabschnitt eine sich in Richtung der Mittellängsachse des Füllkörpers erstre­ ckende, auf einer Seite mit einer Öffnung ausmündende und den Kanal durchsetzende Bohrung vorhanden. Der sich von der Öff­ nung weg erstreckende Abschnitt des Füllkörpers dient als Be­ tätigungselement und liegt mit einem das Drosselelement bil­ denden Endabschnitt drehbar in der Bohrung ein. Diese Ausges­ taltung ist in konstruktiver und montagetechnischer Sicht besonders einfach, vor allem weil das Betätigungselement für das Drosselelement ein Teil des Füllkörpers ist.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Kanal im Füllkör­ per als ein in Richtung der Mittellängsachse verlaufendes Langloch ausgebildet. Die den Massenstrom steuernde Wirkung des Kanals erstreckt sich somit über weit mehr Auslassbohrun­ gen, als dies bei einem Kanal mit kreisrundem Querschnitt der Fall wäre. Das Drosselelement, nämlich der Endabschnitt des Betätigungselements bzw. des sich von der oben genannten Öff­ nung weg erstreckenden Teils des Füllkörpers ist dabei zweck­ mäßigerweise von einem sich in Richtung der Mittellängsachse erstreckenden Schlitz durchsetzt.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, dass die der Einlassbohrung zugewandten Seite des Füllkörpers als Plan­ fläche ausgebildet ist. Die Planfläche bildet eine Prallfläche für die aus der Einlassbohrung in die Verteilerkammer einströ­ mende Kunststoffmasse. Sie bewirkt, dass sich vor dem Kanal bzw. dessen Mündungsöffnung ein Staudruck und damit eine die Kunststoffmasse durch den Kanal drückende Druckdifferenz auf­ baut. Selbst bei kleinem Drosselquerschnitt des Kanals ist so­ mit noch ein Massenfluss durch den Kanal möglich. Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung lässt sich die den Kanal durch­ strömende Kunststoffmenge feinfühlig steuern. Vorzugsweise ist auch die der genannten Planfläche gegenüberliegende Seite des Füllkörpers als Planfläche ausgebildet, wobei beide Planflä­ chen parallel zueinander verlaufen und einen Abstand aufwei­ sen, der dem Durchmesser der sich beidseitig an den Mittelab­ schnitt anschließenden stangenförmigen Abschnitte des Füllkör­ pers entspricht. Diese Ausgestaltung fördert ebenfalls einen gleichmäßigen Ausstoß von Kunststoffmasse aus den Auslassboh­ rungen. Weiterhin hat sich gezeigt, dass die Gleichmäßigkeit der mit der Vorrichtung erzeugten erhabenen Strukturen auf ei­ ner Oberfläche noch dadurch verbessert werden kann, dass der Mittelabschnitt mit seitlichen Flächenbereichen an der Innen­ fläche der Verteilerkammer anliegt. Durch diese Ausgestaltung wird verhindert, dass Kunststoffmasse von der Einlassbohrung zwischen Füllkörper und Innenwandung der Verteilerkammer auf kurzem Wege zu den der Einlassbohrung gegenüberliegenden Aus­ lassbohrungen gelangen kann. Die Kunststoffmasse trifft viel­ mehr zunächst auf die der Einlassbohrung zugewandte Planfläche des Füllkörpers auf und fließt dann zunächst in Axialrichtung ab, bevor sie im Bereich der stangenförmigen Abschnitte des Füllkörpers auf die Auslassseite der Verteilerkammer gelangen kann.

Die Erfindung wird nun anhand eines in den beigefügten Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung in schematischer Längsschnittdarstel­ lung,

Fig. 2 einen Füllkörper in perspektivischer Darstellung,

Fig. 3 einen Querschnitt entsprechend der Linie III-III in Fig. 1, wobei das Drosselelement sich in seiner Schließ­ stellung befindet,

Fig. 4 eine Darstellung entsprechend Fig. 3, bei der sich das Drosselelement in einer Stellung befindet, in der es den Füllkörper durchsetzenden Kanal vollständig freigibt, und

Fig. 5 eine Darstellung entsprechend Fig. 3, bei der das Dros­ selelement sich in einer den Kanal teilweise sperrenden Position befindet.

Die in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Vorrichtung umfasst ein Gehäuse 1, das eine Verteilerkammer 2 mit kreisrundem Innenquerschnitt umgrenzt und an das ein Träger 3 angeformt ist, mit dem das Gehäuse an einem Gestell oder dergleichen fixier­ bar ist. Eine erste Gehäusewand 4 ist von mehreren Auslassboh­ rungen 5 durchsetzt. Die Auslassbohrungen 5 sind in einer sich in Richtung der Mittellängsachse 6 der Verteilerkammer 2 erstreckenden Einfach- oder Doppelreihe angeordnet. In die Auslassbohrungen 5 sind rohrförmige Düsen 7 eingesetzt. In Fig. 1 ist aus Vereinfachungsgründen nur eine Düse dargestellt. Eine der Gehäusewand 4 gegenüberliegende zweite Gehäusewand 8 ist von einer Einlassbohrung 9 durchsetzt. Diese Bohrung ist an einer (nicht dargestellten) Quelle für ein fließfähiges Ma­ terial, im folgenden wird auf ein Kunststoffmaterial bezug ge­ nommen angeschlossen. Das durch die Einlassbohrung 9 einge­ brachte Kunststoffmaterial verteilt sich in der Verteilerkam­ mer 2 und tritt durch die Auslassbohrungen 5 nach außen, wo­ durch punkt- oder linienförmige erhabene Strukturen auf einer Oberfläche erzeugt werden können. Um eine Strömung der Kunst­ stoffmasse von der Einlassbohrung 9 zu den Auslassbohrungen 5 insbesondere zu den der Einlassbohrung 9 unmittelbar gegenü­ berliegenden Auslassbohrungen 5a zu verhindern, ist in der Verteilerkammer 2 ein Füllkörper 10 angeordnet, dessen Mittel­ längsachse identisch mit der Mittellängsachse 6 der Verteiler­ kammer 2 ist. Der Füllkörper 10 ist im Wesentlichen stabförmig und umfasst zwei im Querschnitt kreisrunde Abschnitte 12, 13 und einen dazwischen angeordneten verdickten bzw. verbreiter­ ten Mittelabschnitt 14. Die Verteilerkammer 2 mündet in die Seitenwände 15 des Gehäuses 1 mit jeweils einer Öffnung 16 aus. In den Öffnungen 16 liegt der Füllkörper 10 mit einem La­ gerabschnitt 17 dichtend ein. An den Lagerabschnitt 17 schließt sich nach innen ein sich zur Mitte der Verteilerkam­ mer 2 hin verjüngender Konus 18 an. Auf der jeweils dem Ko­ nus 18 abgewandten Seite des Lagerabschnitts 17 ist eine Scheibe 19 angeformt, deren Außendurchmesser größer ist, als der Durchmesser der Öffnung 16. Im Montagezustand liegt die Scheibe 19 an der Seitenwand 15 plan an.

Der Mittelabschnitt 14 des Füllkörpers 10 ist radial über den Umfang der stangenförmigen Abschnitte 12, 13 hinaus verbrei­ tert. Er weist einen zentralen Längsabschnitt 20 mit zwei pa­ rallel zueinander und parallel zur Mittellängsachse 6 verlau­ fende Planflächen 22, 23 auf und ist von einem quer zur Mittel­ längsachse 6 verlaufenden Kanal 24 durchsetzt. Der Kanal 24 ist in Form eines Langloches ausgebildet, das sich in Richtung der Mittellängsachse 6 erstreckt. Die die beiden Planflächen 22, 23 verbindenden Seitenflächen 25 sind kreisabschnittförmig gekrümmt, wobei die Krümmung komplementär zur Innenwand 26 der Verteilerkammer 2 ausgebildet ist. Außerdem ist der Abstand der Seitenflächen 25 so bemessen, dass diese an der Innenwand 26 der Verteilerkammer 2 dichtend anliegen. An den Längsab­ schnitt 20 schließen sich zwei zu den Scheiben 19 hin verjün­ gende Konusabschnitte 27 an.

Während der Abschnitt 13 des Füllkörpers 10 einstückig mit dessen Mittelabschnitt 14 verbunden ist, ist der Abschnitt 12 als separates Teil ausgebildet, das mit einem Endabschnitt verringerten Durchmessers in einer im Abschnitt 14 vorhande­ nen, sacklochförmigen Bohrung 28 angeordnet ist. Die den Ka­ nal 24 durchsetzende Bohrung 28 erstreckt sich in Richtung der Mittellängsachse 6 und mündet mit einer Öffnung 31 seitlich aus dem Mittelabschnitt 12 aus. Der genannte Endabschnitt bil­ det ein mit dem Kanal 24 zusammenwirkendes Drosselelement 29 und weist einen sich in Richtung der Mittellängsachse 6 erstreckenden und in sein Freiende ausmündenden Schlitz 30 auf. Der Abschnitt 12 des Füllkörpers ist drehbar im Gehäuse 1 gelagert, so dass während des Betriebs der Vorrichtung die La­ ge des Schlitzes 30 veränder- und somit die Menge der den Kanal 24 durchströmenden Kunststoffmasse steuerbar ist. Um die jeweilige Position des Schlitzes 30 von außen sichtbar zu ma­ chen, ist in der in Fig. 1, 2 links dargestellten Scheibe 19 ei­ ne kreisbogenförmige Ausnehmung 32 eingebracht. Um eine Dreh­ barkeit der Scheibe 19 bzw. des Drosselelementes 29 während des Betriebs zu ermöglichen, ist der Lagerabschnitt 17 im Hin­ blick auf den Durchmesser der Öffnung 16 so bemessen, dass die Verteilerkammer 2 zwar dicht abgeschlossen ist, eine Drehung des Abschnittes 12 um einen Winkel von 90° aber dennoch mög­ lich ist. Gleiches trifft für den in Fig. 1 rechts angeordneten Lagerabschnitt 17 zu. Wie insbesondere Fig. 3 zu entnehmen ist, ist der Durchmesser 38 der Bohrung 28 größer als die Breite 33 des Kanals 24. Die Breite 34 des Schlitzes 30 entspricht der Breite 33 des Kanals 24 oder ist etwas kleiner diese. Letzte­ res ist bei dem in Fig. 3-5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall.

Im Betrieb der Vorrichtung dringt die Kunststoffmasse über die Einlassöffnung 9 in die Verteilerkammer 2 ein. Sie trifft da­ bei zunächst auf die ihr zugewandte Planfläche 22 des Mit­ telabschnittes 14 des Füllkörpers 10 auf. Die Planfläche 22 wirkt als Prallfläche, die im Bereich der einlassseitigen Mün­ dungsöffnung 35 des Kanals 24 einen Staudruck aufbaut. Bei ge­ schlossenem Kanal 24 (Fig. 3) nimmt die Kunststoffmasse den in Fig. 1 durch die Strömungspfeile 36 angedeuteten Weg. Falls die aus den Auslassbohrungen 5a bzw. den ihnen zugeordneten Dü­ sen 7 eine zu geringe Kunststoffmenge tritt, beispielsweise weil sich während des Betriebs die Viskosität der Kunststoff­ masse zu höheren Werten hin verändert hat, so kann durch einer Drehung des Füllkörpers 10 der Schlitz 30 so positioniert wer­ den, dass seine Querschnittsfläche vollständig von Kunststoff­ masse beaufschlagbar ist (Fig. 4). Für die zu den Auslassboh­ rungen 5a strömende Kunststoffmasse steht dann eine um den Querschnitt des Kanals 24 vergrößerter Strömungsquerschnitt zur Verfügung, wodurch die genannte Viskositätserhöhung und die damit verbundene Erniedrigung des Massenstromes kompen­ siert werden kann. Neben den in Fig. 3 und 4 dargestellten Po­ sitionen des Drosselelementes 29 sind auch Zwischenstellungen möglich, bei denen der Schlitz 30 von dem Rand der den Aus­ lassöffnungen 5a bzw. der Einlassbohrung 9 zugewandten Mün­ dungsöffnung 35, 37 des Kanals 24 teilweise überdeckt ist. Durch Drehung der Scheibe 19 kann somit insbesondere die zu den Auslassbohrungen 5a strömende Kunststoffmenge gesteuert werden. Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass sämtliche von den Auslassbohrungen 5, 5a erzeugten erhabenen Strukturen im Wesentlichen die gleiche Größe und Form haben.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Verteilerkammer

3

Träger

4

erste Gehäusewand

5

,

5

a Auslassbohrung

6

Mittellängsachse

7

Düse

8

zweite Gehäusewand

9

Einlassbohrung

10

Füllkörper

12

Abschnitt

13

Abschnitt

14

Mittelabschnitt

15

Seitenwand

16

Öffnung

17

Lagerabschnitt

18

Konus

19

Scheibe

20

Längsabschnitt

22

Planfläche

23

Planfläche

24

Kanal

25

Seitenfläche

26

Innenwand

27

Konusabschnitt

28

Bohrung

29

Drosselelement

30

Schlitz

31

Öffnung

32

Ausnehmung

33

Breite

34

Breite

35

Mündungsöffnung

36

Strömungspfeil

37

Mündungsöffnung

38

Bohrungsdurchmesser

Claims (11)

1. Vorrichtung zum punkt- oder linienförmigen Auftragen einer fließfähigen Kunststoffmasse auf eine Oberfläche, mit
einem eine Verteilerkammer (2) umschließenden Gehäu­ se (1)
mehreren in wenigstens einer Reihe angeordneten, eine erste Gehäusewand (4) durchsetzenden Auslassbohrun­ gen (5, 5a),
einer eine zweite Gehäusewand (8) durchsetzenden, der Be­ schickung der Verteilerkammer mit Kunststoffmasse dienen­ den Einlassbohrung (9), und
einem in der Verteilerkammer (2) angeordneten, eine Strö­ mung der Kunststoffmasse zu den Auslassbohrungen (5) auf geradlinigem Weg verhindernden Füllkörper (10),
gekennzeichnet durch
einen den Füllkörper (10) durchsetzenden, die der Einlassboh­ rung (9) zugewandte Einlassseite der Verteilerkammer (2) mit deren den Auslassbohrungen (5, 5a) zugewandten Auslassseite verbindenden und hinsichtlich der Größe des ihn durchströmen­ den Massenstroms steuerbaren Kanal (24).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Drosselelement (29), mit dem der Durchflussquerschnitt des Kanals (24) veränderbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (29) innerhalb des Kanals (24) ange­ ordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (29) ein drehbar im Kanal (24) ange­ ordneter und von einer Ausnehmung durchsetzter Körper ist, der mit Hilfe eines aus dem Gehäuse herausgeführten Betäti­ gungselementes zwischen einer Schließ- und einer Öffnungsstellung stufenlos betätigbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllkörper (10) im Wesentlichen stangenförmig ist und einen verdickten Mittelabschnitt (14) aufweist, der quer zur Mittellängsachse (6) des Füllkörpers (10) von dem Ka­ nal (24) durchsetzt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Mittelabschnitt (14) eine in Richtung der Mit­ tellängsachse (6) verlaufende, auf dessen einer Seite mit einer Öffnung ausmündende und den Kanal (24) durchsetzende Bohrung (28) vorhanden ist, in der von der Öffnung weg erstreckende Abschnitt (12) des Füllkörpers (10) mit einem Endabschnitt drehbar angeordnet ist, wobei der Endabschnitt das Drosselelement (29) und der Abschnitt (12) das Betäti­ gungselement bildet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (24) ein sich in Reihenrichtung der Auslass­ bohrungen (5, 5a) erstreckendes Langloch ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der das Drosselelement (29) bildende Endabschnitt des Füllkörpers (10) von einem sich in Axialrichtung erstrecken­ den Schlitz (30) durchsetzt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die der Einlassbohrung (9) des Gehäuses (1) zugewandte Seite des Füllkörpers (10) als Planfläche (22) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die den Auslassbohrungen (5, 5a) zugewandte Seite des Füllkörpers (10) als Planfläche (23) ausgebildet ist, wobei die beiden Planflächen (22, 23) parallel zueinander verlaufen und einen Abstand zueinander aufweisen, der dem Durchmesser der sich beidseitig an den Mittelabschnitt (14) anschließen­ den Abschnitte (12, 13) des Füllkörpers (10) entspricht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (14) mit seitlichen Flächenberei­ chen (25) an der Innenwandung (26) der Verteilerkammer (2) dichtend anliegt.