DE2614596B2 - Abstreichgieflkopf zum Aufbringen gießfähiger Kunststoffschichten auf plane Unterlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Abstreichgießkopf zum Auftragen gießfähiger Kunststoffschichien auf plane Unterlagen, mit einem sich über die Auftragsbreite erstreckenden Verteilerkanal, einem sich an den

!0 Verteilerkanal anschließenden Zuführungsspalt einem Abstreichlineal, und mit die Höhe des vor dem Abstreichlineal befindlichen Materialvorrats begrenzenden Mitteln.

Ein Abstreichgießkopf mit diesen Merkmalen ist aus

is der US-PS 33 34 792 bekannt Bei diesem bekannten Abstreichgießkopf ist zwischen dem Verteilerkanal und dem eigentlichen Gießspalt zwar ein spaltartiger Hohlraum für die Zuführung der Gießmasse vorgesehen. Dieser relativ dicke Zuführungsspallt erstreckt sich aber nur in seinem dem eigentlichen Gießspalt benachbarten Bereich über die gesamte Breite des Gießspaltes. Seine Dimensionen, insbesondere seine Dicke, sind für die in dieser US-PS angesprochenen Zwecke nicht kritisch, da er außer der Weiterleitung der

2> Gießmasse keine besonderen Funktionen zu erfüllen hat. Dieser Zuführungsspalt wird gebildet einerseits von dem Grundkörper des Gießkupfes und andererseits von einer federbelasteten verschiebbaren Zunge, die unter der Wirkung der Feder in eine den 2'uführungsspalt

ίο verschließende Stellung, und unter der Druckwirkung der Gießmasse in eine den Zuführungsspalt öffnende Stellung gebracht wird.

Abstreichgießköpfe finden u. a. auch Anwendung, wenn besonders gleichmäßige Schichten oder Filme

r> hergestellt werden sollen. Die Anforderungen an die Gleichmäßigkeit und an die Homogenität der Schicht sind besonders hoch, wenn Filme, Folien oder Schichten aus hochtransparentem Kunststoff hergestellt werden sollen, deren optische Qualität derjenigen von Silikaten glasscheiben entspricht. Besondere Probleme entstehen dabei, wenn die Schicht bzw. der Film aus einem Mehrkomponenten-Reaktionsharz hergestellt wird, deren Komponenten kurz vor dem Gießvorgang miteinander gemischt werden. In solchen Fällen kommt es nämlich besonders leicht zu optischen Störungen in Form von Schlierenbildungen innerhalb der Schichten oder in Form von Oberflächenunebenheiten.

Die Ursache für die beobachteten Störungen innerhalb des Kunststoffilms liegt wahrscheinlich darin, daß die einzelnen Gemischteilchen zwischen dem Zuführungssystem und dem Austreten aus dem Gießspalt unterschiedlich lange Wege zurücklegen und in Totzonen geraten, und somit verschieden lange Verweilzeiten innerhalb des Auftragssystems haben. Bei

^r>5 Mehrkomponenten-Reaktionskunststoffen beginnt die Reaktion bereits beim Mischvorgang, und läuft auch innerhalb des Auftragssystems weiter, wodurch sich die Viskosität des Materials in Abhängigkeit von der Zeit ändert. Das aber führt dazu, daß bei verschieden langen Verweilzeiten der Gemischteile im Auftragssystem die Kunststoffmasse bei der Bildung der Schicht keine einheitliche Viskosität aufweist, was zu den erwähnten Störungen führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

b5 Abstreichgießkopf mit dem eingangs genannten grundsätzlichen Aufbau so weiterzubilden, daß die Homogenität des damit aufgetragenen Kunststoffes weiter verbessert wird, so daß er sich auch für die Herstellung

optisch hochwertiger transparenter Schichten aus Mehrkomponenten-Reaktionskunststoffen eignet.

Ernndungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der sich an den Verteilerkanal anschließende Zuführungsspalt eine Dicke von 0,1 bis 0,5 mm, und eine Länge von 10 bis 100 mm aufweist

Nach einer vorzugsweisen Ausführungsform weist der Zuführungsspalt eine Dicke von 0,15 bis 0,4 mm und eine Länge von 10 bis 80 mm auf.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Gieß- ιυ kopfes werden strömungstechnisch optimale Bedingungen innerhalb des Gießkopfes geschaffen.

Die Wirkung des erfindungsgemäß dimensionierten Zuführungsspaltes zwischen dem Verteilerkanal und dem sich vor dem Abstreichlineal bildenden Materialvorrat besteht darin, daß durch den großen Strömungswiderstand, den der enge und relativ lange Zuführungsspait der Gießmasse entgegengesetzt, der statische Druck der Gießmasse vor seinem Eintritt in den Zuführungsspalt an allen Stellen im Verteilerkanal gleich hoch ist, so daß also innerhalb des Verteilerkanals von der Zuführungsöffnung ausgehend bis zu den Enden des Verteilerkanals kein wesentlicher Druckabfall eintritt Dadurch wird erreicht, daß die Gießmasse auf der gesamten Breite des Zuführungsspaltes aus diesem mit gleicher Geschwindigkeit ausströmt Es bilden sich dadurch keine Totzonen innerhalb des Verteilerkanals mehr, und es wird infolgedessen gewährleistet, daß die aus dem Gießspalt austretende Gießmasse an allen Stellen die gleiche Verweilzeit im Gießsystem hat m

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung nimmt bei Anordnung einer zentralen Zuführungsleitung zum Verteilerkanal der Querschnitt des Verteilerkanals von der Zuführungsöffnung ausgehend nach beiden Seiten hin bis auf einen Endwert von etwa 5% des Querschnittes auf der Höhe der Zuführungsöffnung linear ab. Diese Maßnahme trägt weiter dazu bei, daß innerhalb des Verteilerkanals optimale Strömungsverhältnisse erzeugt werden.

Zweckmäßige Weiterbildungen und verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche und werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Von den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform eines Abstreichgießkopfes nach der Erfindung in einem senkrechten Querschnitt;

F i g. 2 eine zweite Ausführungsform eines Abstreichgießkopfes nach der Erfindung, ebenfalls in einem senkrechten Querschnitt;

F i g. 3 eine andere Ausführungsform eines Abstreichgießkopfes mit den Merkmalen der Erfindung, in einem vertikalen Querschnitt entlang der Linie HI-IIi in Fig. 4;

Fig.4 eine Aufsicht auf den in Fig.3 dargestellten Abstreichgießkopf, und

Fig.5 eine weitere Ausführungsform des neuen Abstreichgießkopfes in einem senkrechten Querschnitt.

Der in Fig. 1 dargestellte Abstreichgießkopf ist an dem sich quer über der zu beschichtenden Bahn 1 angeordneten Joch 2 befestigt. Die Bahn 1 wird mit gleichbleibender Geschwindigkeit in Richtung des Pfeiles Frelativ zum Gießkopf bewegt. Der eigentliche Gießkopf besteht aus den Metallplatten 4 und 6, die im oberen Bereich dicht miteinander verschraubt sind. Der Verteilerkanal 8 erstreckt !.ich über die gesamte Länge des Gießkopfes. Je nach dem vorgesehenen Gemischdurchsatz hat er einen Durchmesser von etwa !5 bis 50 mm. Unterhalb des Verteilerkanais 8 bilden die Platten 4,6 den Schlitz 10. Die Oberflächen des Schlitzes 10 sind feinstgeschliffen, und die Schlitzdickentoleranz soll weniger als 0,01 mm betragen. Die Schlitzhöhe Ws soll vorzugsweise 10 bis 60 mm betragen, die Schlitzdikke Ds vorzugsweise 0,15 bis 0,4 mm. Durch den zentralen Zufuhrstutzen 12 wird die Beschichtungsmasse Mb zugeführt, und zwar mit Hilfe einer Pumpe, so daß sich in dem Verteilerkanal 8 der erforderliche hohe hydrostatische Druck ausbilden kann.

Das Abstreichlineal 14 ist unmittelbar an der Platte 4 mit Hilfe der Schrauben 16 in Langlöchern 18 befestigt Die beiden Platten 4, 6 haben auf der Seite der Schlitzmündung eine ebene Abschlußfläche 20. Der Abstand Dm dieser Abschlußfläche 20 von der Oberfläche der zu beschichtenden Bahn 1 soll wenigstens 1,2 mal so groß sein wie die Dicke Dpder aufgetragenen Kunststoffschicht aber auf keinen Fall größer als 15 · Dp, um Totzonen innerhalb dieses Raumes zu vermeiden. Dieser Raum zwischen der Abschlußfläche 20 und der Oberfläche der zu beschichtenden Bahr, wird von dem Materialvorrat 23 ausgefüllt Die auf der dem Abstreichlineal gegenüberliegenden Seite der Breitschlitzdüse austretende Masse des Kunststoffes bildet einen Wulst ?2, der als Pufferzone dient.

Der beschriebene Abstreichgießkopf kann ebenso wie alle nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen seitlich auf Gleitkufen gelagert sein, wodurch er unmittelbar auf der zu beschichtenden Oberfläche aufliegt und gleitet Dadurch wird die absolut parallele Führung des Gießkopfes zu der zu beschichtenden Oberfläche gewährleistet Gegebenenfalls kann durch zusätzliche Lagerung des Gießkopfes eine mehr oder weniger starke Gewichtsentlastung vorgenommen werden, so daß der Gießkopf nur mit einem relativ geringen Andruck auf der zu beschichtenden Oberfläche gleitet.

Der in F i g. 2 dargestellte Abstreichgießkopf ist an dem die zu beschichtende Bahn 1 überspannenden Träger 26 mittels mehrerer Halter 28 gelagert Die Halter 28 greifen über den Träger 26 und sind mit der Platte 30 mit Hilfe der Schrauben 32 verschraubt. Mittels der Schrauben 34 kann der Gießkopf in der Höhe verstellt werden. Die Platte 36 ist mit der Platte 30 verschraubt, und bildet mit dieser den Verteilerkanal 8 und den Gießschlitz 10. Die Abmessungen des Gießschlitzes 10 liegen in derselben Größenordnung wie bei dem anhand der F i g. 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel. Der untere Teil der Platte 36, der den Schlitz 10 bildet, ist über Differentialschrauben 38 mit der Platte 30 verbunden. Mit Hilfe dieser Differentialschrauben 38, deren Schraubenschaft zweierlei Gewinde mit verschiedenem Durchmesser und daher geringfügig unterschiedlicher Steigung trägt, erfolgt die Feineinstellung der Dicke des Schlitzes 10.

Das Abstreichlineal 14 ist wie im vorhergehenden Beispiel an der Platte 30 mit Schrauben 16 über Langlöcher 18 befestigt. Die untere Abschlußfläche 40 verläuft in ihrem vorderen, dem Abstreichlineal 14 benachbarten Teil unter stetiger Verringerung des Spaltes, den sie mit der zu beschichtenden Oberfläche bild-t, schräg nach unten. Die Gießlippe 42 ist nach oben abgeschrägt und bildet so einen verhältnismäßig großen Pufferraum für die den Wulst 22 bildende Beschichtungsmasse.

Bei der in den Fig.3 und 4 dargestellten Ausführungsform ist die aus den beiden Platten 46, 48

l.mtuonHon 5Π

52 zu einem Trog zusammengesetzt, dessen hintere Stirnwand durch das Abstreichlineal 54 gebildet wird. Das Abstreichlineal 54 kann mit Hilfe der Mikrometerschrauben 56 in der Höhe verstellt werden. Die gesamte Vorrichtung steht in Kontakt mit der zu beschichtenden Oberfläche. Zu diesem Zweck ist auf der Unterseite der Breitschlitzdüse und auf der Unterseite der Seitenwände 50,52 eine Gleitschicht 58, beispielsweise aus einem Kunststoff, vorgesehen. Zweckmäßigerweise wird die Vorrichtung gewichtsentlastet gelagert, so daß sie nur mit einem Teil ihres Gewichtes auf der zu beschichtenden Bahn 1 aufliegt.

Der Gießschlitz 60 der Breitschlitzdüse läßt sich wiederum mit Hilfe von Differentialschrauben 38 einstellen. Der Gießschlitz 60 ist unter einem spitzen Winkel λ zur Beschichtungsoberfläche geneigt, so daß das austretende Beschichtungsmaterial beim Austreten aus dem Schlitz 60 im wesentlichen seine Strömungsrichtung beibehält. Die vordere Lippe 62 der Breitschlitzdüse ist nach oben abgeschrägt Die Schrägfläche bildet mit der Horizontalen einen spitzen Winkel ß, der wiederum günstige Bedingungen für eine möglichst laminare Strömung ohne Totzonen des Materials schafft. Ebenso ist das Abstreichlineal unten abgeschrägt, und die Schrägfläche bildet ebenfalls mit der Horizontalen einen spitzen Winkel ß.

Zwischen der Breitschlitzdüse und dem Abstreichlineal bildet sich ein Reservoir 64 des Beschichtungsmaterials aus. Die Höhe dieses Reservoirs 64 soll bevorzugt kleiner als das 5-fache der Schichtdicke D_F sein. Unter diesen Umständen ist das Reservoir frei von Strömungstotzonen. Dazu tragen auch die genannten Schrägflächen am Abstreichlineal und an der oberen Lippe der Breitschlitzdüse bei, die eine stetige, sanfte Querschnittseinschnürung bzw. -erweiterung gewährleisten, wodurch die Gießmasse in allen Bereichen stetig fließt.

Um die Höhe des Reservoirs 64 konstant zu halten, ist ein Niveau-Meßgerät 66 oberhalb des Reservoirs angeordnet. Beispielsweise kann hierfür eine Sonde verwendet werden, die nach dem radioaktiven Reflexions-Meßprinzip (Flächengewichtsmessung) arbeitet. Der dem Niveau des Reservoirs 64 entsprechende Impuls regelt über eine Regelvorrichtung 68 die Drehzahl und damit die Förderleistung der Pumpe 70.

In Fig.5 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt.

Die eigentliche Breitschlitzdüse wird von den beiden Platten 72,74 gebildet, die unterhalb des Verteilerkanals 8 den Gießschlitz 76 bilden. Die Dicke des Gießschlitzes 76 läßt sich wiederum mit Hilfe von Differentialschrauben 38 mit hoher Genauigkeit einstellen. Der Gießkopf •3 ist einerseits an dem Träger 26 gelagert und liegt andererseits mit dem Fußteil 78 der Platte 74 über eine Gleitschicht 80 auf der zu beschichtenden Oberfläche auf. Das Abstreichlineal 82 ist an der Platte 72 über Schrauben 83 höhenverstellbar befestigt.

κι Der Fußteil 78 der Platte 74 steht gegenüber der Platte 72 nach unten vor und bildet mit dem Abstreichlineal 82 einen Hohlraum, der in seinem unteren Teil mit dem Materialvorrat 23 gefüllt ist. Die dem Abstreichlineal 82 gegenüberliegende Fläche 84 des Fußteües 78 ist auf den Austrittsspait 86 zu gewölbt, so daß sich der Querschnitt des von dem Materialvorrat 23 gefüllten Hohlraumes fortlaufend verengt und dadurch Totzonen innerhalb des Materialvorrats vermieden werden. Dadurch wird ein rotierender Wulst,

2ü wie er beispielsweise bei den Ausführungen nach F i g. 1 und 2 zwangsläufig vorhanden ist, vermieden, und die gesamte Gießmasse unmittelbar und gleichmäßig vor den Gießspalt 86 geleitet.

Der Materialvorrat 23 füllt nicht die gesamte Höhe

2) des Hohlraumes aus, sondern wird mit Hilfe zweier nebeneinanderliegender Lichtschranken (Sender 88, Empfänger 90) auf einen Sollwert mit einer Höhe H zwischen 5 und 30 mm eingeregelt. Die beiden Lichtschranken sind auf geringfügig unterschiedlichen

3fl Niveaus angeordnet, die die obere und die untere Grenze des Regelbereiches darstellen. Die Empfänger 90 wirken auf die Regelvorrichtung 68, die auf die Drehzahl und damit die Förderleistung der Pumpe 70 einwirkt.

Oberhalb des Materialvorrats 23 befindet sich ein luftgefüllter Hohlraum 92, der über die Belüftungsbohrung 94 mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Dadurch entsteht eine Pufferzone zum Ausgleich der Pulsation V der Pumpe 70, die sich sonst in Form von leichten Dickenschwankungen des Gießfilmes im Gießspalt bemerkbar machen könnten.

Die öffnungen für den Empfänger 90 sind durch in den Hohlraum 92 hineinragende Schutzdächer 96 nach oben bzw. durch Fenster 97 abgedeckt, wodurch der aus dem Gießschlitz 76 austretende Film der Gießmasse an diesen Stellen abgelenkt wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Abstreichgießkopf zum Auftragen gießfähiger Kunststoffschichten auf plane Unterlagen, mit einem sich über die Auftragsbreite erstreckenden Verteilerkanal, einem sich an den Verteilerkainal anschließenden Zuführungsspalt, einem Abstreichlineal, und mit die Höhe des vor dem Abstreichlineal befindlichen Materialvorrats begrenzenden Mitteln, dadurch gekennzeichnet, daß der sich an den Verteilerkanal anschließende Zuführungsspalt (10; 60) eine Dicke 0,1 bis 0,5 mm, und eine Länge von 10 bis 100 mm aufweist

2. Abstreichgießkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführungsspalt eine Dicke von 0,15 bis 0,4 mm und eine Länge von 10 bis 80 mm aufweist

3. Abstreichgießkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung einer zentralen Zuführungsleitung (12) zum Verteilerkanal (8) der Querschnitt des Verteilerkanals (8) von der Zuführungsöffnung ausgehend nach beiden Seiten hin bis auf einen Endwert von etwa 5% des Querschnittes auf der Höhe der Zuführungsöffnung linear abnimmt.

4. Abstreichgießkopf nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Höhe des Materialvorrats (23; 64) vor dem Abstreichlineal (14; 54) begrenzenden Mittel so ausgebildet sind, daß die Höhe des Materialvorrats wenigstens das 1,2-fache, und höchstens das 15-fache der Dicke der aufzubringenden Kunststoffschicht (D_F) beträgt.

5. Abstreichgießkopf nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Höhe des Materialvorrates (23; 64) begrenzenden Mittel aus einer zwischen der Mündung der Breitschlitzdüse und dem Abstreichlineal (14) angeordneten, einem im wesentlichen stetigen Verlauf aufweisenden Begrenzungsfläche (20; 40) besteht, wobei der Hohlraum zwischen dieser Begrenzungsfläche (20; 40) und der zu beschichtenden Oberfläche vollständig von dem Kunststoffmaterial ausgefüllt ist, und auf der dem Abstreichlineal (14) gegenüberliegenden Seite des Schlitzes sich ein frei ausdehnbarer, als Pufferzone wirkender Vorrat (22) bildet.

6. Abstreichgießkopf nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Höhe des Materialvorrates (64) begrenzenden Mittel aus einer zwischen der Mündung der Breitschlitzdüse und dem Abstreichlineal (54) angeordneten, die Höhe des in diesem Bereich nach oben mechanisch nicht begrenzten und daher gleichzeitig als Pufferzone wirkenden Materialvorrates (64) feststellenden Meßvorrichtung (66) besteht, die die Zufuhr des Kunststoffmaterials zu dem Verteilerkanal (8) in der Breitschlitzdüse regelt.

7. Abstreichgießkopf nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (60) der Breitschlitzdüse unter einem spitzen Winkel zur Beschichtungsebene angeordnet ist.

8. Abstreichgießkopf nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstreichgießkopf seitlich auf Gleitkufen gelagert ist, mit denen ei· ggf. gewichtsentlastet, unmittelbar auf der zu beschichtenden Oberfläche aufliegt und gleitet.

9. Abstreichgießkopf nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Suhiii/.uicke eier Breitschlitzdüse mit Hilfe von Differentialschrauben (38) einstellbar ist