DE2932970C2 - Düse zur Beschichtung mit reaktionsfähigen, insbesondere schnellreaktiven Kunststoffen in flüssiger Form - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Düse zur Beschichtung mit reaktionsfähigen, insbesondere schnellreaktiven Kunststoffen in flüssiger Form mit einer Einlaßöffnung und einer breiten, spaltförmigen Auslaßöffnung oder Auslaßspalt, bei der der Düseninnenraum im seitlichen Querschnitt etwa keilförmig ausgebildet ist.

Düsen dieser Art sind grundsätzlich bekannt (GB-PS 01242 oder US-PS 35 56 833). Diese bekannten Düsen sind jedoch zur Bearbeitung von hochreaktionsfähigen Kunststoffen, insbesondere Polyurethanmischungen oder dergleichen nicht geeignet.

Bei reaktionsfähigen, insbesondere hochreaktiven Kunststoffen in flüssiger Form wie beispielsweise bei Polyurethanschäumen, tritt bei den verwendeten Düsen nach dem Stand der Technik insbesondere das Problem der schnellen Zusetzung auf.

Zu den bekannten Beschichtungsarten mit derartigen Kunststoffen gehört z. B. eine sogenannte Gießharke.

bei der das flüssige Reaktionsgemisch aus mehreren öffnungen auf die zu beschichtende Fläche aufläuft. Nachteil dieser bekannten Lösung ist abgesehen von den Problemen des Zusetzens mit den reagierenden Bestandteilen des Kunststoffes die Tatsache eines sehr ungleichmäßigen Auftrags.

Weiterhin ist bekannt, eine sogenannte Filmangußdüse, die einen keilförmigen Düseninnenraum aufweist, in welchem zur besseren Verteilung ein hydrodynamischer Körper vorgesehen ist Diese bekannte Düse weist ebenfalls geringe Standzeiten auf, da sie sich rasch mit dem zur Reaktion kommenden Kunststoffgemisch zusetzt Darüber hinaus ist die Einstellung dieser bekannten Düse vergleichsweise kompliziert und da der Gesamtaufbau aus Aluminium besteht, kann der zur besseren Verteilung vorgesehene hydrodynamische Körper insbesondere bei Verwendung in oszillierenden Portalen leicht beschädigt werden.

Für den Zweck der Beschichtung mit derartigen Kunststoffen sind ferner noch Kalibrierwalzen bekannt, bei welchen durch Quetschen Deckschichten mit enger Toleranz aufgebracht werden können. Profile können bei diesem bekannten Verfahren nicht beschichtet werden und darüber hinaus wird durch das Quetschen die Anisotropie des Kunststoffschaumes gestört Zur Beherrschung dieses Beschichtungsverfahrens ist darüber hinaus ein großer meßtechnischer Aufwand erforderlich, so daß dieses Beschichtungsverfahren ausschließlich mit numerischer Steuerung durchführbar ist

Für die Beschichtung mit derartigen Kunststoffen sind ferner noch Sprühdüsen verschiedenster Bauarten bekannt, die zwar für eine gute Verteilung sorgen, jedoch wegen der hohen Austrittsgeschwindigkeit des Gemisches eine erhebliche Aerosolbildung und hohe Treibmittelverluste bedingen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Düse der oben angegebenen Art zu schaffen, welche sich sowohl bei oszillierenden Portalen als auch bei starren Mischköpfen verwenden läßt, und darüber hinaus bei optimaler Schichtqualität höchste Standzeiten aufweist Diese Aufgabe wird bei einer Düse der oben

angegebenen Art im wesentlichen dadurch gelöst daß die Wandungen (6—9) des Düseninnenraumes (5) für eine laminare Strömung ausgebildet sind, indem in der zum keilförmigen Querschnitt senkrecht liegenden Schnittebene der Düseninnenraum (5) eine sich in zwei identischen nach außen gekrümmten Kurven (10) vom Einlaß (11) zum Auslaßspalt (12) nach außen erweiternde Form aufweist und indem die Vorderkanten (13, 14) des Düseninnenraumes (5), welche den Auslaßspalt begrenzen, analog zum Geschwindigkeitsprofil der zu verteilenden Flüssigkeit ausgebildet sind.

Hierdurch tritt aus dem breiten Auslaßspalt einerseits über die Gesamtbreite der Düse das Kunststoffgemisch etwa mit der gleichen Geschwindigkeit und optimal abgestimmter Schichtdicke aus, wobei darüber hinaus Wirbelbildungen im Inneren der Düse vollständig vermieden werden, so daß sich diese auch nicht durch in den durch die Wirbel bedingten Totzonen verbleibenden Kunststoffanteilen, die zur Reaktion kommen, zusetzen kann. Die Praxis hat beispielsweise erwiesen, daß die Düsen nach der Erfindung Standzeiten bis zu 10 Tagen aufweisen, während nach dem Stand der Technik

fti eine Standzeit von 2—3 Stunden die Regel war. Durch die bessere Verteilung der Kunststoffbeschichtungsmischung können 70% des Materials eingespart werden, darüber hinaus Kunststoffe höherer Druckfestigkeit und

geringerer Raumgewichte verwendet werden.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung weisen die Vorderkanten eine parabolische Form auf. Hierdurch wird erreicht, daß die Stromfäden im Mittelbereich des Auslaßspaltes durch die nach vorne verlängerte Fläche der Düsenober- und -unterwandungen verlangsamt werden, so daß die Geschwindigkeit zu den seitlichen Stromfäden abgeglichen wird.

Im einzelnen kann die Erfindung dadurch weitergebildet werden, daß die Kurve der Seitenwandungen stetig ist· Andererseits lassen sich auch Kurven mit einem Wendepunkt anwenden. Welche der beiden Lösungen zu bevorzugen ist, hängt von dem speziellen Einsatzzweck ab.

Der Auslaßspalt ist bevorzugt mit über die Gesamtbreite gleichbleibender Höhe ausgebildet Bikonkave Formen und konvex-konkave Formen können ebenfalls vorteilhaft sein.

Bei großen Spaltbreiten ist bevorzugt eine Stellschraube zur Veränderung des Spaltes vorgesehen.

Im einzelnen ist es möglich, Gehäuse und Düse aus Kunststoff mit nichthaftenden Eigenschatten, wie beispielsweise Teflon und Polyolefin herzustellen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Hälfte einer ersten Ausführungsform der Düse nach der Erfindung;

F i g. 2 eine seitliche Schnittansicht der Dübe gemäß F i g. 1, wobei die Oberhälfte mit dargestellt ist;

F i g. 3 eine Vorderansicht der Düse gemäß F i g. 2;

F i g. 4 und 5 zwei alternative Formen des Auslaßspaltes;

Fig.6 eine abgewandelte Ausführungsform in einer F i g. 1 entsprechenden Ansicht;

F i g. 7 eine weitere Ausführungsform in einer ebenfalls F i g. 1 entsprechenden Ansicht; und

Fig. 8 eine vierte Ausführungsform nach der Erfindung, ebenfalls in einer Fig. 1 entsprechenden Ansicht.

Es wird einleitend darauf hingewiesen, daß die F i g. 1 und 6—8 etwa maßstäbliche Darstellungen der Düsen nach der Erfindung sind.

F i g. 1 zeigt eine der beiden identischen Düsenhälften einer besonders bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung, welche, wie in Fig.2 skizzenhaft dargestellt ist, durch Verschrauben zu einer vollständigen Düse 1 miteinander verbunden wird. Die beiden identischen Düsenhälften 2, 2A werden mittels Schrauben 3 zu einem Düsenkörper verbunden. Dieser Düsenkörper kann dann mittels eines Anschlußgewindes 4 an die Förderleitung (nicht dargestellt) für das Kunststoffgemisch in flüssiger Form angeschlossen werden, welche entweder einem stan en Mischkopf oder π einem oszillierenden Portal zugehörig ist.

Der durch die Seitenwandungen 6 und 7 sowie die Ober- und Unterwandungen 8 und 9 umschlossene Düseninnenraum 5 ist derart ausgebildet, daß eine laminare Strömung vom Einlaß 11 zum Auslaßspalt 12 gewährleistet ist.

Zu diesem Zweck verengen sich die Ober- und Unterwandungen vom Einlaß 11 zum Auslaßspalt 12 etwa keilförmig, wobei diese Keilform gradlinig oder ebenfalls in Form einer stetigen Kurve sein kann, 6=, während die Seitenwandungen 6 und 7 in zwei identischen Kurven 10 ausgebildet sind, die vom Einlaß 11 zum Auslaßspalt 12 eine sich nach außen erweiternde Form aufweisen. Bei der vorzugten Ausführungsform gemäß F i g. 1 handelt es sich bei den Kurven 10 um eine stetige Kurve.

Wie ferner aus den F i g. 1 —5 ersichtlich, weisen die Vorderkanten 13, 14, welche den Auslaßspalt 12 oben und unten begrenzen, in der Draufsicht eine Form auf, welche etwa dem Geschwindigkeitsprofil der zu verteilenden Flüssigkeit entspricht Bei der in F i g. 1 veranschaulichten Ausführungsform sind diese Vorderkanten parabolisch ausgebildet Hierdurch werden die mittleren Stromfäden der Kunststoffmischung beim Durchströmen des Düseninnenraumes 5 durch Verlängerung der Reibungsstrecke etwas gegenüber den weiter außen liegenden Stromfäden stetig etwas abgebremst so daß über die Gesamtbreite des Düseninnenraumes eine etwa konstante Geschwindigkeit der Strömung erhalten wird.

Aus den Fig. 1—5 ergibt sich, daü das Grundprinzip darin besteht bei laminarer Strömung trotz erheblicher Verbreiterung des Düseninnenraumes 5, wie sich zur breitestmöglichen Beschichtung eforderlich ist ein zumindest konstantes oder leicht abnehmendes Querschnittsprofil zu erreichen.

In den Fig. 3—5 sind verschiedene Formen des Auslaßspaltes 12 in der Vorderansicht gezeigt Fig.3 zeigt i'ierbei eine Spaltform mit gleichbleibender Spaltbreite, F i g. 4 eine bikonkave Spaltform und F i g. 5 eine konvex-konkave Spaltform. Die jeweilig zu bevorzugende Spaltform hängt weitgehend von den verwendeten Kunststoff mischungen ab.

Fig.6 zeigt in einer Fig. 1 entsprechenden Ansicht ebenfalls eine Hälfte einer abgewandelten Ausführungsform der Düse 1, welche einen breiteren Auslaßspalt 12 aufweist. Wie gezeigt ist hier die Kurve 10 der Seitenwandungen 6, 7 mit einem Wendepunkt 15 versehen. In den sonstigen Einzelheiten entspricht diese Düse 1 der Düse gemäß den F i g. 1 und 2, wobei ebenfalls der Auslaßspalt 12, gemäß den Fig. 3—5, ausgebildet sein kann. F i g. 7 zeigt ebenfalls eine Düse 1 vergrößerter Spaltweite im Vergleich mit Fig. 1, wobei hier wiederum die Kurve 10 der Seitenwandungen 6, 7 stetig ist. In den weiteren Einzelheiten kann auf die F i g. 2—5 Bezug genommen werden.

F i g. 8 zeigt ebenfalls in einer F i g. 1 entsprechenden Ansicht den Ausschnitt aus einer Düse 1, wobei, da es sich hier um eine etwa maßstäbliche Darstellung handelt aus dem Vergleich der Größen von F i g. 1 und Fig.8 offensichtlich ist, daß es sich hier um eine Düse erheblich vergrößerter Spaltbreite aufweist Bei dieser Ausführungsform ist die Kurve 10 der Seitenwandungen 6 und 7 ebenfalls mit einem Wendepunkt 15 ausgebildet.

Eine weitere Besonderheit der Ausführungsform gemäß F i g. 8, bei der ebenfalls die Grundprinzipien der Fig. 2—5 angewandt sind, besteht darin, daß im Bereich der Mitte des Auslaßspaltes 12 in den Düseninnenraum 5 in Richtung des Cinlasses 11 versetzt eine Stellschraube 22 vorgesehen ist, mittels derer sicft die Form des Auslaßspaltes verändern läßt. Bevorzugt ist die Stellschraube innerhalb eines strömungsgünstigen Körpers 23 angeordnet.

Die Düsen nach der Erfindung können entweder aus Stahl oder Aluminium hergestellt sein, wobei ei jedoch bevorzugt ist, die Düse in Kunststoff mit nichthaftenden Eigenschaften auszubilden, wozu als Beispiel Teflon oder Polyolefine genannt werden.

Sämtliche der in der Beschreibung erwähnten und in den Zeichnungen erkennbaren technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Düse zur Beschichtung mit reaktionsfähigen, insbesondere schnellreaktiven Kunststoffen in flüssiger Form, mit einer Einlaßöffnung und einer breiten, spaltförmigen Auslaßöffnung oder Auslaßspalt, bei der der Düseninnenraum im seitlichen Querschnitt etwa keilförmig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (6—9) des Düseninnenraumes (5) für eine laminare Strömung ausgebildet sind, indem in der zum keilförmigen Querschnitt senkrecht liegenden Schnittebene der Düseninnenraum (5) eine sich in zwei identischen nach außen gekrümmten Kurven (10) vom Einlaß (11) zum Auslaßspalt (12) nach außen erweiternde Form aufweist und indem die Vorderkanten (13,14) des Düseninnenraumes (5), welche den Auslaßspalt begrenzen, analog zum Geschwindigkeitsprofil der zu verteilenden Flüssigkeit ausgebildet sind.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkanten (13, 14) eine parabolische Form aufweisen.

3. Düse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurve (10) der Seitenwandungen (6,7) stetig ist (F i g. 1 und 7).

4. Düse nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvs (10) der Seitenwandungen (6, 7) einen Wendepunkt aufweist (F i g. 6 und 8).

5. Düse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßspalt (12) eine über di_- Gesamtbreite gleichbleibende Höhe aufweist

6. Düse nach einem f^er Anspruch 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ai: !aßspalt (12) eine bikonkave Form aufweist.

7. Düse nach einem der Ansprüche I —6, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßspalt eine konvexkonkave Form aufweist.

8. Düse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei großen Spaltbreiten (F i g. 8) eine Stellschraube zur Veränderung des Auslaßspaltes (12) vorgesehen ist.

9. Düse nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß die Düse (1) aus einem Kunststoff mit nicht haftenden Eigenschaften besteht.