DE2945297C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Schaumes aus einer Flüssigkeit und einem Gas, bei dem die Flüssigkeit und das Gas einer Kammer zugeleitet werden, in der sich eine Gas/Flüssigkeits- Mischung bildet und bei dem die Gas/Flüssigkeits- Mischung durch eine Düse auf ein Substrat abgegeben wird, auf dem sich der Schaum bildet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Herstellen eines Schaumes aus einer Flüssigkeit und einem Gas entsprechend dem vorgenannten Verfahren, mit einer Zuleitung für die Flüssigkeit in eine Kammer, mit einer Zuleitung für das Gas in die Kammer, wobei die Zuleitung für das Gas Öffnungen aufweist, an denen die Flüssigkeit vorbeiströmt, um eine Gas/Flüssigkeits-Mischung zu bilden, und mit einer Düse zur Abgabe der Gas/Flüssigkeits-Mischung.

Das Erzeugen von Schäumen aus flüssigen Heißschmelzklebern ist aus den US-PS 40 59 466 und 40 59 714 bekannt. Derartige geschäumte flüssige Kleber besitzen mehrere Vorteile gegenüber nichtgeschäumten Klebern. So zeigen z. B. geschäumte flüssige Kleber nach ihrem Auftrag eine längere "Offenzeit", während der der Kleber ausreichend flüssig bleibt, um mit einem zu verklebenden Substrat eine Klebeverbindung einzugehen. Außerdem zeigt ein geschäumter flüssiger Kleber eine bessere Klebekraft pro Gewichtseinheit, wodurch die zur Erzeugung einer gegebenen Verbindung benötigte Klebstoffmenge verringert wird.

Das Verschäumen geschieht nach den US-PS 40 59 466 und 40 59 714 mittels Zahnradpumpen, bei denen die flüssige Strömung in die Zahnzwischenräume der Zahnräder in diskrete Volumina unterteilt wird.

Das schaumbildende Gas (normalerweise Luft oder ein anderes inertes Gas, z. B. Kohlendioxid, Stickstoff oder dgl.) wird durch die Wirkung der kämmenden Zahnradzähne auf die diskreten Teile des Fluids im geschmolzenen Heißschmelzkleber dispergiert und anscheinend gelöst. Derartige Zahradpumpen (und die zugehörigen Antriebsmotoren) sind jedoch relativ schwer und teuer.

Das Gewicht und die Größe einer mit einem Motor angetriebenen Pumpe kann einen Nachteil und eine Beschränkung darstellen, so z. B. wenn die Mischeinrichtung unmittelbar an der Düse oder der Abgabeeinrichtung angeordnet werden soll, von der der Kleber abgegeben wird. Dieses Problem ist aufgrund der Größe und des Gewichts einer motorbetriebenen Pumpe insbesondere dann akut, wenn eine derartige Mischeinrichtung in einer handgeführten Pistole vorgesehen werden soll. Das Problem tritt ebenfalls dann auf, wenn geschäumter Kleber durch ein langes Rohr der Düse zugeführt wird und diskontinuierlich, mit dazwischenliegenden Ruheperioden, so z. B. die Nacht, abgegeben werden soll. Während derartiger Ruhepausen besitzt die Gas/Flüssigkeits-Mischung in dem Rohr die Tendenz, sich zu trennen, und das herausgelöste Gas kann später zu einer ungleichförmigen Abgabe des Materials von der Pistole oder Kanone führen. Sofern dies unerwünscht ist, läßt sich dieses Problem durch eine Rückführleitung beseitigen, welche jedoch eine weitere Länge eines geheizten Rohres darstellt.

In anderen Fällen, in denen das Gas mit dem flüssigen Kleber nach der Vermischung reagiert, kann es wünschenswert sein, die Komponenten unmittelbar stromaufwärts von der Abgabedüse zusammenzubringen, so daß die Reaktion während des bis zur Düse führenden Bewegungsintervalls nicht in einem unerwünschten Maß fortschreitet.

In all denjenigen Fällen, in denen Schäume verschiedener Dichte oder verschiedener Gas/Flüssigkeitsverhältnisse verschiedenen Düsen zugeführt werden sollen, müssen verschiedene Mischeinrichtungen (entweder einem Versorgungsbehälter oder den Düsen benachbart) zur Durchführung der verschiedenen Mischvorgänge vorgesehen werden. Ein bisher für Anwendungen erhältliches Gerät, bei denen mehrere Mischeinrichtungen benötigt werden, ist teuer.

Schäume lassen sich selbstverständlich auch auf andere Weise erzeugen. So ist der US-PS 33 61 412 ein Gerät zu entnehmen, bei dem zwei mit Flüssiggas versetzte Flüssigkeiten in einer pistolenartigen Anordnung vermischt und durch ein längeres Rohr abgegeben werden. Die Mischungskomponenten bilden gemeinsam einen Polyurethanschaum, wie er insbesondere im Bauwesen zu Isolationszwecken gern verwendet wird. Über die Qualität des Schaumes sagt die Druckschrift nichts aus, jedoch ist die offenbarte Vorrichtung ersichtlich nicht dazu bestimmt, dünne und vergleichsweise kurze Klebstoffraupen und -punkte aufzutragen, deren Herstellung bei gleichzeitig hoher Qualität sehr schwierig ist.

Eine andere Art der Herstellung von Schaum aus einer Flüssigkeit und einem Gas ist der US-PS 33 49 378 zu entnehmen. Bei der bekannten Vorrichtung strömt eine unter höherem Druck stehende Flüssigkeit an Öffnungen vorbei, durch die ein unter vergleichbar hohem Druck stehendes Gas in die Flüssigkeit eingeleitet wird. Es entsteht zunächst ein eher grober Schaum mit verhältnismäßig wenigen großen Gasblasen in der Flüssigkeit. Diese Mischung wird dann durch einen statischen Mischer geleitet, an dessen Ende ein feinporiger Schaum vorliegt, der schließlich zur Gefriertrocknung oder zur Sprühtrocknung geleitet wird. Der apparative Aufwand zum Erzeugen des feinen Schaumes ist bei diesem Stand der Technik immer noch verhältnismäßig groß, und sowohl das Volumen als auch das Gewicht der bekannten Vorrichtung wären für den Haupteinsatzzweck eines Gerätes der hier interessierenden Art kaum tragbar. Hinzu kommt, daß der Schaum bei diesem Stand der Technik innerhalb der Vorrichtung erzeugt wird, so daß Anlaß für die Vermutung besteht, daß die Vorrichtung für das Auftragen kurzer Raupen oder Punkte von feinporigem Schaum nicht geeignet sein dürfte.

Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, auf dem mit leichten und einfachen Mitteln ein genau kontrollierbarer, kohärenter Auftrag einer schaumbildenden Flüssigkeit möglich ist, ohne daß beim Auftrag Spratzer oder Farbenbildung auftritt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die in den beiliegenden Patentansprüchen angegebenen Verfahrens- und Vorrichtungsmerkmale.

Das Verfahren und die Vorrichtung dieser Erfindung eignen sich ganz allgemein bei viskosen Flüssigkeiten, einschließlich der flüssigen Kleber. Die Erfindung eignet sich insbesondere für Heißschmelzkleber, "kalte" flüssige Schmelzkleber auf Stärkebasis einschließlich der "Dextrin"-Leime, Harzleime, wie z. B. Polyvinylazetat, natürliche Harze, Haut- oder Tierleim, thermoplastische Harze, Plastisole oder dgl. Der Begriff "viskose Flüssigkeit" wird für Flüssigkeiten verwendet, deren Viskosität mehr als 100 Centipoise beträgt. Die Flüssigkeiten, bei denen diese Erfindung vorteilhaft einsetzbar ist, besitzen über diesem Wert liegende Viskositäten. Dünne Materialien, wie z. B. Wasser und die üblichen Lösungsmittel ergeben keine stabilen, kohärenten Schaumströme bei Anwendung der Erfindung, sondern werden atomisiert versprüht.

In vielen Anwendungsfällen ist bei der Erzeugung von Klebeverbindungen wünschenswert, den Kleber auf dem Substrat in Form einer genau festgelegten Linie oder Raupe, z. B. mit einer Breite zwischen 3,2 bis 12,7 mm abzulegen. Eine derartige Kleber-Abgabe ist beim Herstellen von Kartons, bei der Erzeugung der Verschlüsse und in anderen Anwendungsgebieten üblich, in denen der Kleber auf ein Substrat abgegeben wird, das dann in Berührung mit einem zweiten Substrat gebracht wird, um einen Verschluß und/oder eine Dichtung zwischen beiden Substraten zu erzeugen.

In derartigen Anwendungsfällen ist es wünschenswert, und in einigen Situationen sogar notwendig, daß der Kleber von der Abgabevorrichtung oder Kanone als ein kohärenter (nicht divergierender) Strom abgegeben wird, um eine genau definierte Linie abzulegen.

Während dieses Erfordernis bei nicht-geschäumten Flüssigkeiten leicht zu verwirklichen ist, läßt es sich bei Flüssigkeiten wesentlich schwerer erfüllen, die als Schaum abgegeben werden sollen. Das Sprühen, das Spucken, das Husten oder die Spinnwebbildung können ernsthafte Probleme bei der Abgabe von Schaumraupen darstellen.

Bei der Abgabe von geschäumten Kleberraupen ist das "Sprühen" unerwünscht, da es in der Luft erzeugten Kleber-"Staub" erzeugt und das Material auf nicht erwünschte Bereiche fördert. Das "Spucken" stellt eine zufallsbedingte oder unregelmäßige Abgabe von Tröpfchen dar, die eine unbestimmte oder rauhe Kante der abgegebenen Raupe zur Folge haben. Das "Husten" ist eine plötzliche Unterbrechung des abgegebenen Stroms und hat seine Ursache in der Emission großer Gasblasen oder -Taschen durch die Düse; die Blase dehnt sich bei Emission aus der Düse rasch aus und unterbricht die Kontinuität der Kleberabgabe, und dies hat einen Materialspalt zur Folge, der eine ungleichförmige Verbindung oder Dichtung zur Folge hat. Die "Spinnwebbildung" bedeutet eine Abgabe feiner schwebender Fäden aus Klebermaterial von der Düse und stellt eine Form von Staub dar, der besonders nachteilig ist.

In vielen Anwendungsfällen wird ein flüssiger Kleber nicht kontinuierlich als Raupe großer oder unbestimmter Länge abgelegt. Der Kleber wird oftmals diskontinuierlich in Form eines Abgabeimpulses abgegeben, um relativ kurze Raupen zu erzeugen. Dies erfolgt oftmals mittels einer Pistole, die getriggert wird, während das Substrat, z. B. ein Karton, mittels eines Förderbandes an der Pistole vorbeigeführt wird. Die Triggerfrequenz kann sehr groß sein, und die Betätigungsintervalle können Bruchteile von Sekunden betragen, wobei das Substrat an der Pistole mit einer Geschwindigkeit von etwa 60 bis 100 m/min vorbeiläuft. Ein derartig kurzer diskontinuierlicher Betrieb verlangt eine Vorrichtung und ein Verfahren, nach denen es möglich ist, den geschäumten Kleber nach der Triggerung rasch, mit einem scharf begrenzten Stop am Ende der gewünschten Periode abzugeben. Insbesondere soll der Schaum sofort nach Betätigung - ohne wesentliche Anlaufperiode, in der nicht-geschäumter flüssiger Kleber abgegeben wird - abgegeben werden, da der nicht-geschäumte Kleber nicht dieselben Klebeeigenschaften wie geschäumte flüssige Kleber besitzt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung als ein Aufsatzgerät ausbilden, das an die Stelle einer herkömmlichen Spitze einer Heißschmelzkleber-Pistole angebracht wird, so daß schon vorhandene Pistolen umgerüstet werden können, um Flüssigkeitskleber zu verschäumen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 bis 7 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung zur Verwendung bei der Verschäumung eines Heißschmelzklebers, wobei das Gas kontinuierlich durch die Düse strömt und die Strömung des flüssigen Klebers ventilgesteuert wird; insbesondere

Fig. 1 eine Seitenansicht einer von Hand führbaren Abgabepistole für flüssigen Heißschmelzkleber, auf welche die Schaumerzeugungsvorrichtung als Aufsatz angesetzt ist;

Fig. 2 einen verzögerten Axialschnitt des Schaumerzeugungsaufsatzes der Fig. 1, wobei Teile weggebrochen sind;

Fig. 3 einen vergrößerten Axialschnitt der Düsenspitze, die die Abgabeöffnung darstellt;

Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 2, der die kleinen Öffnungen zeigt, durch die das Gas in Kontakt mit dem flüssigen Kleberstrom gebracht wird;

Fig. 5 eine Ansicht eines mittleren Lochplattenelements des statischen Mischers;

Fig. 6 eine Ansicht eines am Rand liegenden Lochplattenelements des Mischers; und

Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht der Gasströmungsdrossel längs der Linie 7-7 der Fig. 2;

Fig. 8 bis 10 zeigen eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung, in der zwei getrennte gleichzeitig betätigbare Ventile den Strom des flüssigen Klebers und des Gases steuern; insbesondere zeigt

Fig. 8 eine Seitenansicht einer Pistole mit zwei Ventilen;

Fig. 9 einen vergrößerten axialen Teilschnitt längs der Linie 9-9 der Fig. 8;

Fig. 10 einen Axialschnitt längs der Linie 10-10 der Fig. 9, der teilweise das Gasventil zeigt; und

Fig. 11 einen Axialschnitt einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung, bei der die Strömung ventilgesteuert wird, nachdem das Gas in der Flüssigkeit dispergiert ist.

Wie schon erwähnt, ist es bedeutsam, daß die Vorrichtung hinreichend klein und leicht ist und in einer handgeführten Pistole eingesetzt werden kann. Es ist dadurch möglich, das Gas in die Flüssigkeit zu dispergieren, unmittelbar bevor die Mischung durch die Abgabeöffnung abgegeben wird, wodurch die Materialversorgung vereinfacht wird und die Notwendigkeit einer Schaumrückführung beseitigt wird. In der ersten Ausführungsform, vergl. Fig. 1-7, ist die Mischvorrichtung in Verbindung mit einer bekannten Pistole zur Abgabe von flüssigem Heißschmelzkleber dargestellt, die ein mittels eines Auslösers betätigbares Ventil zur Steuerung des Kleberstroms aufweist. In dieser Ausführungsform wird der Gasstrom, gewöhnlicherweise CO₂, nicht ventilgesteuert; das Gas strömt kontinuierlich durch die Düse. Wenn der Auslöser betätigt wird, um die Strömung aus flüssigem Kleber durch die Pistole hindurchzustarten, wird das Gas automatisch mit dem Kleber gemischt, um den Schaum zu erzeugen; und wenn der Flüssigkeitsstrom abgeschnitten wird, entweicht der Gasstrom einfach ohne Kleber durch die Düse in die Umgebungsluft.

In Fig. 1 ist eine Pistole für flüssigen Heißschmelzkleber 10 gestrichelt dargestellt. Die speziell dargestellte Pistole besitzt den Aufbau, der in Fig. 4 der US-PS 40 06 845 offenbart ist. Die hier dargestellte Pistole kann der in dem genannten Patent mit dem Bezugszeichen 10 bezeichneten Pistole entsprechen, wobei Änderungen und Zusätze anschließend beschrieben sind. Für eine vollständige Beschreibung des Innenaufbaus dieser Kanone und der Ventile zur Steuerung des Heißschmelzkleber- Stroms wird auf die genannte US-PS 40 06 845 verwiesen.

Die Pistole 10 enthält einen Griffabschnitt 11 mit einem von einem Finger betätigbaren Auslöser 12 zur Betätigung des Ventils, welches den Flüssigkeitsstrom steuert.

Der flüssige Kleber wird der Pistole von einer Quelle oder Schmelzgefäß S über einen Druckregler V (vergl. Fig. 1) durch eine flexible Leitung 13 einem speziell hinzugefügten Verschäumungskopf-Aufsatz 18 zugeführt. In diesem Kopf 18 wird ein Gas bemessen in den flüssigen Kleber abgegeben, mit diesem in Berührung gebracht und mit diesem vermischt. Die Gas/Flüssigkeitsmischung wird von einer Düsenspitze 19 abgegeben. In der dargestellten Ausführungsform wird der Schaumbildungskopf 18 mittels eines Anschlußteils 25 befestigt, welches auf einem Sockel 20 der Pistole 10 geschraubt wird, der am Ende eines Flüssigkeitszufuhrkanals 14 angeordnet ist. Der Kanal 14 entspricht der Abgabebohrung 22 der Vorrichtung nach der US-PS 40 06 845.

Der Aufsatz 18 enthält einen Körper 23, der mit der Pistole 10 eine Verbindung eingehen kann. Dieser Körper 23 besitzt eine Versenkung 24 zur Aufnahme des Kopfs 21 des Anschlußteils 25. Das Anschlußteil 25 stellt einen Kanal 26 für den flüssigen Kleber dar, der mit dem Zufuhrkanal 14 der Flüssigkeit in Verbindung steht. Der Kanal 14 kann angewärmt sein, um den Heißschmelzkleber in Fließzustand zu halten.

Der Körper 23 nimmt einen allgemein konisch geformten Düsenträger 27 auf, der in die Versenkung 24 eingeschraubt wird. Der Düsenträger 27 enthält einen axialen Kanal 28 zum Transport der Gas/Flüssigkeitsmischung zur Düsenspitze 17 hin, durch welche die Mischung an die Umgebungsatmosphäre abgegeben wird.

Gas wird der Pistole von einer geregelten Druckgasquelle, die einen Drucktank T und einen Druckregler R enthält, über eine flexible Leitung 32 und eine Drossel 33 zugeführt. Das Gas wird in einer Kontaktkammer 50, die zwischen dem Anschlußteil 25 und dem Düsenträger 27 liegt, in Kontakt mit der Flüssigkeit gebracht.

Obwohl die Erfindung nicht auf die Verwendung eines speziellen Gas- oder Flüssigkeitsdruckes beschränkt ist, liegen die Gasversorgungsdrucke bei Verwendung mit Heißschmelzklebern üblicherweise im Bereich von 28 Kp/cm² bis 56,2 Kp/cm², gemessen beim Druckregler R, und die Flüssigkeitsversorgungsdrucke liegen etwa 7 Kp/cm² darunter, d. h. im Bereich von 21 Kp/cm² bis 49 Kp/cm², gemessen am Druckregler V. Bei derartigen Drucken ist das Gas so hoch komprimiert, daß es nur einen kleinen Teil des Volumens einnimmt, welches es bei Umgebungsbedingungen, d. h. bei 1 Kp/cm² und 20°C einnimmt. Bei den tatsächlich in dem Kopf herrschenden Druckzuständen beträgt die tatsächliche volumetrische Gasströmungsrate nur einen Teil der volumetrischen Flüssigkeitsströmungsrate, selbst wenn die bei Bezugs- oder Umgebungsbedingungen von 1 Kp/cm² und 20°C angegebene volumetrische Gasströmungsrate um ein Mehrfaches größer ist als die volumetrische Flüssigkeitsströmungsrate. Im allgemeinen ist bei Bezugs- oder Umgebungsbedingungen die Gasrate gleich dem 1- bis 50-fachen der Flüssigkeitsströmungsrate.

Um die sehr kleine, unter Druck stehende Gasströmung zu steuern, ist eine Gasströmungsdrossel 33 vorgesehen. Eine bevorzugte Form der Drossel 33 ist in den Fig. 2 bis 7 dargestellt und enthält eine "Draht im Rohr"-Kapillar-Drossel. Das von der Zufuhrleitung 32 gelieferte Gas strömt durch ein längliches Rohr 34, das eine axiale Kapillarbohrung 35 besitzt. Ein Draht 36 mit einem geringfügig kleineren Durchmesser als demjenigen der Bohrung 35, z. B. 0,05 mm kleiner, erstreckt sich durch die Rohrbohrung 35 hindurch. Der Draht kann einen Haken oder gebogenen Teil 37 an einem Ende besitzen, um seine Herausnahme für Reinigungszwecke zu erleichtern. Das Rohr 34 ist z. B. durch eine Lötverbindung 39 in einem Anschlußteil 40 dicht angebracht, das seinerseits in einem Schraubsockel 41 im Körper 23 aufgenommen wird. Ein Gasstromkanal 42 führt vom Sockel 41 zur Versenkung 24.

Diese Drossel liefert wirksam die extrem stabilen kleinen Gasströmungsraten, welche benötigt werden. Bei einem gegebenen Rohr und einem gegebenen Draht kann die Strömungsrate dadurch verändert werden, daß der geregelte Einlaßdruck am Regler R, oder die Länge des Rohrs oder die Länge des Drahts in dem Rohr verändert wird.

Bei einem Drosselrohr mit einer Länge von 3,56 cm und einem Bohrungsdurchmesser von 0,3 mm, und bei einem Draht mit einer Länge 2,54 cm innerhalb des Rohrs und einem Durchmesser von 0,25 mm ergibt sich eine Gasströmung in der Größenordnung von 0,152 m³/h bei einem Einlaßgasdruck von 42 Kp/cm² und einem Druck in der Kontaktkammer von 35,2 Kp/cm².

Es hat sich gezeigt, daß diese Kapillardraht-Drossel gegenüber einer kurzen Strömungsdrossel mit kleinem Durchmesser sehr vorteilhaft ist. Diese Drossel setzt sich weniger oft zu, und sie besitzt eine große Vorwärtsimpedanz und gegenüber dem viskosen Kleberstrom eine noch größere Rückwärtsimpedanz, so daß ein Gas- Rückschlagventil nicht benötigt wird.

Es ist wünschenswert, das Gas stromabseitig sehr nahe an der Drossel 33 in die Flüssigkeit zu dispergieren, d. h. das Volumen oder die Kapazität zwischen dem Auslaß der Drossel 33 und der Stelle des Gaseinlasses sollte auf einem Minimum gehalten werden, mit dem kleinstmöglichen "Totvolumen". Dies hat die wichtige Wirkung, daß die Phasenverzögerung zwischen einer Bedienung des Auslösers und der Abgabe des Schaums aus der Spitze 19 verringert wird. In den Fig. 2 und 3 ist ein Aufbau dargestellt, der dieses Erfordernis verwirklicht. In der Versenkung 24 sitzt eine Gaseinlaßplatte 49 gegen den Kopf 21 des Anschlußteils 25. Die Versenkung 24 besitzt ein geringes Übermaß und bildet einen schmalen Ringpfad 48 um die Platte 49. Der Gaskanal 42 mündet in diesem Strömungspfad 48. Die Platte 49 ist allgemein kreisförmig ausgebildet und stellt eine Gas/Flüssigkeits-Kontaktkammer in Form einer zylindrischen Axialbohrung 50 dar, die mit der Bohrung 26 des Anschlußteils 25 in Verbindung steht. Der flüssige Kleber fließt in axialer Richtung als integraler Strom oder Säule durch die Kammer 50. Mehrere Gaseinlaßkanäle (in der dargestellten Ausführungsform 8 Stück) besitzen bevorzugt die Form von Nuten 54 mit quadratischem Bodenabschnitt und erestrecken sich radial von dem Umfang der Platte 49 in die Kontaktkammer 50. Diese Nuten 54 sind im Querschnitt sehr klein, sie besitzen z. B. einen Querschnitt von 0,039 cm² (0,006 Quadratzoll) und bilden feine Gaseinlaßöffnungen, wo diese Nuten die Kammer 50 schneiden. Der Platte 49 gegenüber sind diese Nuten 54 durch die ebene Oberfläche 21 der Platte 58 geschlossen, gegen welche die Platte 59 sitzt. Das Gas wird bevorzugt in einer Richtung in die Flüssigkeit injiziert, die im allgemeinen senkrecht zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit läuft; es läßt sich erkennen, daß die Kanäle 54 eine derartige rechtwinklige Einleitung des Gases in die Flüssigkeit innerhalb der Kammer 50 bewirken. Versuche haben gezeigt, daß gegenüber einer parallel zur Strömungsrichtung des flüssigen Klebers erfolgenden Gasströmungsrichtung sich eine wesentlich bessere Dispersion des Gases in dem flüssigen Kleber verwirklichen läßt, wenn eine derartig gleichförmig verteilte, unter einem rechten Winkel erfolgende Gaseinleitung verwendet wird. Es wird angenommen, daß die Flüssigkeit in der Kammer 50, die an den inneren Enden der Nuten 54 vorbeiströmt, den Gasstrom zerhackt oder segmentiert, so daß das Gas in den Flüssigkeitsstrom als kleine, diskrete, beabstandete Mikroblasen eintritt.

In der Versenkung 24 ist eine statische Mischeinrichtung 30 zwischen dem Kopf 21 des Anschlußteils 25 und dem stromaufseitigen Ende des Düsenträgers 27 vorgesehen.

Eine bevorzugte Form der statischen Mischeinrichtung 30 enthält einen Stapel aus mehreren Leitplatten, die sich teilende und wieder vereinende Strömungspfade für die Gas/Flüssigkeitsmischung zwischen der Kammer 50 in der Platte 49 und dem Kanal 28 des Düsenträgers bilden. Der Leitplattenstapel enthält bevorzugt abwechselnd Platten aus zwei Typen, 58 und 59, vgl. Fig. 6 bzw. 5, die kreisförmig sind und denselben Durchmesser wie die Platte 49 besitzen. Beide Plattentypen 58 und 59 besitzen einen erhabenen Umfangstwulst 60 bzw. 65 und ausgenommene Mittenabschnitte 61 bzw. 66. In den Platten 58 sind mehrere Löcher 62 im ausgenommenen Mittenabschnitt 61 einwärts vom Wulst 60 vorgesehen. Eine Platte 59 wird gegen die Platte 69 unmittelbar stromabwärts von dieser Platte angeordnet, so daß die Flüssigkeits/Gasmischung, welche durch die Bohrung 50 die Platte 49 und die Bohrung 67 der Platte 59 strömt, auf die Platte 58 auftrifft und dann im allgemeinen nach außen gegen die Löcher 62 fließt. Der Strom teilt sich dann durch die Löcher 62 auf, und die Teilströme vereinen sich wieder oder werden in der Ausnehmung 61 der Platte 58 radial einwärts gegen ein zentrales Loch 67 der Platte 59′ geleitet. Unterhalb der Platte 59′ (d. h. stromabwärts oder in Richtung auf die Düse hin), enthält der Leitplattenstapel der Mischeinrichtung bevorzugt eine weitere Platte 58′. Ein Stapel aus vier Leitplatten des Typs 58, 59 hat sich als besonders vorteilhaft zur Erzielung einer guten Durchmischung erwiesen. Obwohl diese Art der Mischeinrichtung besonders bevorzugt wird, da sie in axialer Richtung kompakt ist und ein minimales Volumen besitzt, ist die Erfindung nicht auf diese spezielle Mischeinrichtung beschränkt; es lassen sich vielmehr andere Mischeinrichtungen verwenden, oder es läßt sich auf eine Mischeinrichtung vollständig verzichten, wie bei der Vorrichtung nach Fig. 11 dargestellt ist.

Das Gas wird in Kontakt mit der Flüssigkeit gebracht, wo sich die Nuten 54 in der Platte 49 mit der Bohrung 50 treffen. Zusätzlich kann eine gewisse Gasleckströmung zwischen all den flächig aneinanderliegenden Platten 49, 50, 58, 59′ und 58′ im Stapel auftreten, und dieses Gas strömt von dem Raum 48 in die ausgenommenen Mittenbereiche 66 und 61 der entsprechenden Platten. Der gesamte Gasstrom wird somit nicht notwendigerweise allein durch die Nuten 54 zugeleitet, sondern es kann zusätzlich oder alternativ Gas zwischen den Platten zugelassen werden. Es hat jedoch den Anschein, daß sich ein feinerer Schaum und geringere Schaumdichten erzielen lassen, wenn die Gasströmung zwischen den Platten verhindert wird (so z. B. durch eine bessere Abdichtung), und wenn mehrere längliche Nuten 54 vorgesehen werden, an deren Auslaßenden die sich bewegende Flüssigkeitssäule vorbeiläuft.

Da es schwierig ist, die durch die Düse fließende Mischung zu beobachten, läßt sich das Ausmaß, mit dem das Gas tatsächlich in dem flüssigen Kleber gelöst ist, nicht feststellen. Es läßt sich jedoch sagen, daß eine homogene Dispersion oder Mischung gebildet wird, in der Gas fein verteilt als sehr kleine Blasen, sogenannte Mikroblasen, enthalten ist, wobei ein gewisser Anteil des Gases tatsächlich gelöst ist. In den meisten Fällen beginnt die Bildung des Schaums beim Austreten der Mischung aus der Düse, ohne daß Schaum während einer vorausgegangenen merklichen Ruheperiode im Strom oder in der abgegebenen Raupe festgestellt wird. Diese Geschwindigkeit deutet darauf hin, daß ein kleiner Gasanteil sich in wirklicher Lösung befindet, da gelöstes Gas den Schaum langsamer erzeugt.

Das Schaum-Treibverhältnis, welches als eine relative Abnahme des spezifischen Gewichts (Abnahme der Dichte) im Vergleich zu der ungeschäumten Flüssigkeit gemessen wird, ist eine Funktion der in der Flüssigkeit dispergierten oder gelösten Gasmenge, bevor die Mischung in die Umgebungsatmosphäre abgegeben wird; dieses Verhältnis hängt teilweise von der Effektivität der Dispersion in der Kammer 50 und/oder der wahlweise vorgesehenen statischen Mischeinrichtung 30 ab.

Weitere bedeutende Faktoren, welche die Schaumdichte beeinflussen, sind die tatsächlichen Gas/Flüssigkeitsströmungsverhältnisse in der Kammer 50 und die tatsächlichen Gasdrucke und Fluidgeschwindigkeit, bei denen der Mischvorgang erfolgt. Diese Größen hängen ihrerseits von dem anfänglichen Gasversorgungsdruck, dem Kleberversorgungsdruck, der Bemessung der Gasdrossel, der Bemessung der Abgabedüse und verschiedenen anderen festen und variablen Druckabfälle innerhalb des Systems ab. Die Schaumdichte nimmt gegenüber einer ungeschäumten Flüssigkeit ab, wenn relativ mehr Gas in die Kammer 50 dadurch eingelassen wird, daß einer oder mehrere dieser Faktoren eingestellt oder permanent verändert wird. In der Praxis ist ein großer Einstellbereich dieser Variablen wünschenswert, um verschiedene Schaumdichten zu erzeugen und um eine Abstimmung auf verschiedene Abgabegeschwindigkeiten, Temperaturen und Grundmaterialeigenschaften zu ermöglichen.

Praktische und nützliche Gas/Flüssigkeit-Volumenstromverhältnisse λ bei Bezugs- oder Umgebungsbedingungen) variieren von etwa 1 : 1 bis 50 : 1; Flüssigkeitsströmungsraten reichen bis zu 27 kg/h und mehr, und das Kleber/ Schaum Dichtereduktionsverhältnis kann je nach Anwendung von 2 : 1 bis 4 : 1 variieren.

Eine bevorzugte Art, das Gas/Flüssikgeitsströmungsverhältnis einzustellen, besteht in der unabhängigen Einstellung des Gas- und des Flüssigkeitsversorgungsdruckes, wobei die beiden Fluiddruckregler R und V in dem System zur Verfügung stehen, vergl. die Fig. 1 und 8. Der Gasdruck wird typischerweise um etwa den Wert 7 Kp/cm² über den Druck in der Kammer 50 eingestellt, um eine aufgrund von Temperatur- und Strömungsänderungen auftretende Reglerdrift und einen Mangel an Reglerstabilität zuzulassen. Der nominelle Betriebsdifferenzdruck von 7 Kp/cm² wird zu Anfang durch genaue Bemessung der festen Gasstromdrossel 33 eingestellt.

Die angegebenen Gas/Flüssigkeitsstromverhältnisse können dem Mischvorgang wesentlich mehr Gas zuführen, als in den erhaltenen Schaumdichten vorgefunden wird. Es wird angenommen, daß diese Überschußmenge an Gas frei in die Atmosphäre abgegeben wird, während der Schaumstrom aus der Düse austritt. Die Öffnung 70 ermöglicht die Abgabe dieser Gas-Überschußmenge sowie die Abgabe des Hautpfluidstroms in einer sanften und kontinuierlichen Art und Weise, ohne Unterbrechung oder eine Divergenz des Hauptstroms. Der Schaum soll sich unter keinen Umständen in der Düse bilden - und tut dies auch nicht - da dies mit Spucken, Husten und einer unregelmäßigen Abgabe verbunden wäre.

Wie schon erwähnt, ist es nicht unbedingt erforderlich, zusätzliche Mischeinrichtungen vorzusehen, um die Gasblasen weiter zu dispergieren, nachdem der Gasstrom durch die Ströme der Flüssigkeit verteilt wurde. Eine derartige Mischeinrichtung kann weggelassen werden, und das Gas kann ohne weitere Mischung über die Gaseinlaßplatte 49 einströmen. Für eine gegebene viskose Flüssigkeit lassen sich allgemein bestimmte Werte der Temperatur, des Drucks und der Strömungsrate angeben, bei denen in Abwesenheit aller Platten 58 und 59 eine Mischung erfolgt. Diese Werte lassen sich für ein gegebenes Material durch Änderung des Drucks, der Temperatur und der Strömungsrate in Routineexperimenten bestimmen.

Stromabwärts von der Gaseinlaßplatte 49 und der feststehenden Mischeinrichtung 30, sofern diese vorhanden ist, strömt die Gas/Flüssigkeitsklebermischung durch den Kanal 28 in den Düsenträger 27. In diesem Bereich, d. h. zwischen der Stelle des Gaseinlasses in der Kammer 50 und der Abgabeöffnung soll genügender Druck aufrechterhalten werden, um eine Vorexpansion des Schaums in der Pistole zu verhindern. Der Kanal 28 führt zur Düsenspitze 19, die in das Ende des Kanals 28 eingeschraubt ist. Wie insbesondere in Fig. 3 erkennbar, stellt die Düse 19 die sogenannte End- oder Abgabeöffnung dar, d. h. die abschließende und bevorzugt kleinste Verengung 70, durch die die Gas/Flüssigkeitskleber- Mischung hindurchfließt, wenn die Mischung an den Umgebungsdruck abgegeben wird. Stromaufwärts verbindet ein in der Düsenspitze vorhandener Kanal 72 mit größerem Durchmesser den Kanal 28 mit der Abgabeöffnung 70, wobei zwischen dem Kanal 72 und der Abgabeöffnung 70 ein konischer Übergang 71 vorhanden ist.

Es hat sich gezeigt, daß die Gestalt des rohrförmigen Abschnitts der Abgabeöffnung, die durch das Verhältnis von axialer Länge zu Durchmesser gegeben ist, für die Erzeugung eines möglichst kohärenten, stetigen Abgabestroms äußerst wichtig ist. Das Rohr 70 soll bevorzugt kurz sein, das Längen/Durchmesserverhältnis L/D soll im Bereich von 0,1 bis 0,9 liegen; der Durchmesser soll größer sein als die Länge. (Gemäß Fig. 3 trifft dies nur für die am Ende liegende, am stärksten verengte Abgabeöffnung zu, von der die Gas/Klebermischung direkt in die Umgebung abgegeben wird. Dies betrifft oder umfaßt nicht den konischen Übergangswert 71 zur Abgabeöffnung hin, oder den Zufuhrkanal 72 stromaufwärts von der Abgabeöffnung, die beide größer sind als die Abgabeöffnung 70.) Die Abgabeöffnung besitzt bevorzugt eine kleine ebene Fläche auf der Spitze, die mit der Bohrung 70 einen Winkel von 90° einschließt. Der konische Übergang 71 besitzt bevorzugt einen eingeschlossenen Winkel von 90°.

Bisher war es üblich, relativ lange, rohrförmige Abgabeöffnungen zur Aufbringung von Heißschmelzklebern zu verwenden. Demgegenüber hat es sich gezeigt, daß bei Gas/Flüssigkeitskleber-Mischungen die Verwendung einer langen Düse mit einem L/D-Verhältnis von 1,0 oder mehr vor der Abgabe der Mischung zu einer Vorexpansion des Gases führt. Dies führt zu einem unerwünschten Spuckeffekt, zum "Ausspeien" oder Divergenz des Schaumstroms. Eine kurze Abgabeöffnung gibt demgegenüber einen weichen, genau fokussierten und nicht divergenten Strom des Flüssigkeitskleber-Schaums ohne wesentlichen Spuckeffekt ab.

Eine getestete Abgabeöffnung, die sich als vorteilhaft herausgestellt hat, besitzt beispielsweise einen Rohrdurchmesser (D in Fig. 3) von 0,0444 cm und eine Rohrlänge (L in Fig. 3) von 0,0317 cm, was einem Verhältnis L/D von 0,72 entspricht. Diese Abgabeöffnung wurde eingesetzt, um einen kommerziell erhältlichen Heißschmelzkleber auf Polyäthylenbasis mit CO₂-Gas als Schaumbildner abzugeben. Der Flüssigkeitskleberstrom betrug etwa 0,0070 m³ pro Stunde, mit einer eingeregelten Gaszufuhrrate von 0,0566 bis 0,17 m³ pro Stunde, bei Atmosphärendruck, wodurch sich ein ungefährer Bereich von 8 : 1 zu 24 : 1 des Verhältnisses von Gas/Flüssigkeitsstrom ergibt. Das Gas besaß einen Anfangsdruck (stromaufwärts von der Drossel 33 gemessen) von etwa 42 Kp/cm² (600 psi). Es wurde ein stetiger, kohärenter Abgabestrom erzeugt, der nach seiner Ablagerung auf einem Substrat eine gleichförmige Schaumraupe bildete, die einen halbkreisförmigen Querschnitt und eine Breite von etwa 0,635 cm (1/4 Zoll) besaß. (Bei einem übergroßen Gasdruck besitzt das Gas die Tendenz, den flüssigen Kleber zu zerstäuben und nicht als kohärenten Strom zu extrudieren). Das spezifische Gewicht des Schaums, das nach dem Abkühlen gemessen wurde, betrug etwa 8,0 bis 13,4 kg pro 0,0283 m³ (17,6 bis 29,3 pounds pro Kubikfuß); der ungeschäumte Kleber besaß ein spezifisches Gewicht von etwa 26,7 kg pro 0,0283 m² (58,7 pounds pro Kubikfuß). Dies entspricht einer Dichtereduktion von etwa 2,0 bis 3,3, die durch die Zugabe der CO₂-Gasblasen in die Schmelze durch die erfindungsgemäße Vorrichtung bedingt ist.

Beim Betreiben der in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Ausführungsform der Erfindung strömt das Gas kontinuierlich durch die Draht/Rohr-Drossel 33 und die Abgabeöffnung 70; d. h. der Gasstrom wird vom Auslöser 12 nicht ventilgesteuert. In dieser Ausführungsform strömt das Gas von der Gaseinlaßplatte 49 und wird von der Abgabeöffnung abgegeben, unanbhängig davon, ob die Zufuhr von flüssigem Kleber durch den Kanal 14 ausgelöst wurde. Der nach Beendigung der Flüssigkeitsströmung weiterfließende Gasstrom ist so klein, daß nur wenig Gas verloren geht, aber dieses Gas kann fadenförmige Stränge "Spinnweben" aus dem restlichen flüssigen Kleber an der Abgabeöffnung erzeugen, und dies kann in manchen Fällen unerwünscht sein, in denen eine häufige Auslösung der Schaumabgabe erfolgt.

Die in den Fig. 8 bis 10 dargestellte Ausführungsform der Erfindung besitzt zwei Ventile, mittels derer sowohl der Gasstrom als auch der flüssige Kleberstrom ventilgesteuert ist. Diese Ausführungsform läßt sich in Verbindung mit einer Pistole verwenden, die ähnlich aufgebaut ist wie die schon beschriebene Pistole, bei der dann der Auslöser, welcher die Ventilsteuerung für den flüssigen Kleberstrom besorgt, gleichzeitig ein Ventil betätigt, welches den Gasstrom steuert. Die Pistole 10′, die in Fig. 8 gestrichelt eingezeichnet ist, entspricht der Pistole 10, die in Verbindung mit der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, wobei jedoch Änderungen nachfolgend beschrieben sind. Anstelle des Auslösers 12 ist in der Pistole 10′ ein hebelförmiger Auslöser 75 vorgesehen, der einen länglichen Arm 76, und einen quer zum Arm 76 rechtwinklig abstehenden Bügel 77 besitzt. Die Endkante des Bügels 77 bildet ein Schwenklager 78, das schwenkbar gegen eine Schulter 79 des Pistolenkörpers anliegt. Wenn der Arm 76 von der "geschlossenen" Position der Fig. 10 aufwärts bewegt wird, wird der Bügel 77 an der Stelle 78 gegen die Schulter 79 geschwenkt, und aufgrund dieser Schwenkbewegung schwenkt sich die Fläche des Bügels 77 von der Fläche 80 des Ventilkörpers weg. Diese Bewegung wird benutzt, um zwei getrennte Ventile 81 und 82 zu betätigen, wobei das Ventil 81 den Strom des flüssigen Klebers, und das Ventil 82 den Gasstrom steuert. Das Ventil 81 kann entsprechend der Ventilvorrichtung 34 der US-PS 40 06 845 aufgebaut sein, d. h. es kann denselben Ventilaufbau wie in der ersten Ausführungsform der Erfindung (mit nur einem Ventil) besitzen.

Der flüssige Kleber wird durch das Ventil 81 über ein Anschlußteil 25, eine Gaseinlaßplatte 49, einer Mischeinrichtung 30, einem Düsenträger 27 und einer Spitze 19 der Abgabeöffnung zugeführt, wie zuvor beschrieben wurde. Das Gas wird von einer Gasquelle durch eine Draht/Rohr-Drossel 33′ der Gaseinlaßplatte 49 zugeführt, wobei der Gasstrom zu der Drossel 33′ an ihrem stromaufseitigen oder Einlaßende 85 vom Gasventil 82 gesteuert wird. Das Rohr 34′ der Drossel 33′ sitzt dicht in einer Bohrung eines Blocks 87, der als Aufsatz an der Pistole 10′ befestigbar ist. Eine kurze Querbohrung 88 führt von dem stromabseitigen Ende der Drossel 33′ zu einem Raum 48, in dem die Gaseinlaßplatte 49 sitzt. Die Enden der Bohrung 88 und der Rohrbohrung im Körper 87 werden durch herausnehmbare Stöpsel oder Schrauben 89, 89 geschlossen, die zu Installations-, Zugangs- und Reinigungszwecken vorgesehen sind.

Das Gasventil 82 ist als Tellerventil ausgebildet und enthält einen elastischen Sitz 93, der z. B. durch Krimpen an einem langen Ventilstempel 94 befestigt ist. Eine Feder 95 spannt den Sitz 93 gegen das Einlaßende 95 der Drossel 33′ zur Gasstrombegrenzung vor. Die Stempelverlängerung 96 ist relativ zum Körper beweglich gelagert und verläuft durch eine Öffnung 97 im Hebelbügel 77, und trägt eine Mutter 98, welche es ermöglicht, den Grad an Auslösebewegung einzustellen, der zur Betätigung des Ventils notwendig ist. Wie sich den Fig. 9 und 10 entnehmen läßt, wird durch die Bewegung des Hebelarms 76 in oder aus der Zeichnungsebene heraus die Mutter 98 vom Körper 87 weggezogen, wodurch sich der Sitz 93 vom Einlaßende 85 der Drossel 33′ wegbewegt. Von der Zufuhrleitung 99 (Fig. 10) kann dann Gas durch eine Bohrung 100 in die Ventilkammer 101 einströmen, von der es in den Einlaß der Drossel 33′ strömt, wenn das Ventil offen ist. Im Ventilelement 94 sind geeignete Schlitze oder Gaskanäle 102 vorgesehen, damit das Gas von der Kammer 101 in den Einlaß der Drossel 33′ strömen kann.

Durch Einstellung der Mutter 98 können die Ventile 81 und 82 so eingestellt werden, daß sie gleichzeitig oder in einer gewünschten Reihenfolge nacheinander arbeiten, so daß der Gasstrom mit dem Strom des flüssigen Klebers zeitlich abgestimmt oder gleichzeitig gestartet und gestoppt wird.

In den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung werden der Gas- und der Flüssigkeitskleberstrom von Ventilen gesteuert, die vor (stromaufwärts von) dem Eingang in die Kontaktkammer liegen, in der das Gas im flüssigen Kleber verteilt wird. Fig. 11 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung, die von den beiden ersten Ausführungsformen dadurch abweicht, daß der kombinierte Gas/Flüssigkeitsstrom an einer Stelle mittels eines Ventils gesteuert wird, die stromabwärts von der Kontaktkammer, nach der Stelle des Gaseinlasses in die Flüssigkeit, liegt. Diese Ausführungsform besitzt verbesserte Ergebnisse bezüglich einer verringerten Verzögerungszeit zwischen der Auslöseoperation und der Abgabe eines Schaumstroms. Bei dieser Ausführungsform ist darüber hinaus das Volumen an nichtgeschäumtem Kleber, welches stromabwärts von der Schließvorrichtung eingeschlossen ist, auf ein Minimum reduziert, wodurch sich ein sehr scharfes Ende ohne ein wesentliches "Nachlaufen" des abgegebenen Materials nach Beendigung des Abgabevorgangs ergibt. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß diese Ausführungsform keine separate Mischeinrichtung, wie z. B. den Leitplattenstapel 30 der anderen Ausführungsformen enthält. Diese Ausführungsform stellt zur Zeit die bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Geräts dar.

Der in Fig. 11 dargestellte Schaummischkopf 110 enthält einen Körper 111 mit einem axialen Hohlraum oder Bohrung 112. Eine Leitung 113 für flüssigen Kleber tritt durch den Körper 111 in den Holraum 112 ein und gibt dort flüssigen Kleber mit geregeltem Druck aus einer nichtdargestellten Versorgungsquelle über ein Rückschlagventil 114 ab.

Dem Hohlraum 112 benachbart besitzt der Körper 111 eine Senkbohrung 120 und eine Lufteinlaßplatte 121, die der Platte 49, welche in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben wurde, ähnlich ist und in der Senkbohrung 120, innerhalb einer Schulter 131 sitzt und befestigt ist. Die Platte 121 besitzt eine Bohrung 122, die in ständiger Verbindung mit dem flüssigen Kleber in dem Hohlraum 112 steht; vorgesehen sind ferner mehrere enge, längliche Luftabgabenuten 125 auf der unteren Fläche der Platte 121, welche die Kontaktkammer 122 schneidet. Die Nuten können den Nuten 54 der Fig. 4 entsprechen und besitzen bevorzugt einen Querschnitt von etwa 0,006 × 0,006 Zoll. Diese Nuten 125 stehen über einen schmalen Ringraum 124 um die Platte 121 und eine Gasleitung 126 mit einer Gasstrom-Drossel 127 in Verbindung, die der schon beschriebenen Rohr/ Drossel 33 entsprechen kann. Zur Erzielung der besten Ergebnisse soll das Gesamtvolumen der "Kapazität" zwischen dem Auslaß der Drossel und der Kontaktkammer 122 so klein wie nur verwirklichbar sein.

Im Körper 111 ist ein Düsenträger 130 befestigt und abgedichtet und liegt gegen die Platte 121 an und klemmt die Platte 121 gegen den Körper 111. Die Düse 130 besitzt einen kurzen axialen Kanal 136 (z. B. 2,8 cm (1,1 Zoll) lang), der einen konischen Ventilsitz 137 unmittelbar stromabwärts von der Bohrung 122 der Platte 121 besitzt. Eine Spitze 140 mit einer kurzen, verengten Abgabeöffnung 141 ist am äußeren Ende des Kanals 136 befestigt. Die Öffnung besitzt ein Längen/Durchmesserverhältnis L/D kleiner als 1.

Die Ventilanordnung 150 kann eine Axialbewegung relativ zum Körper 111 durchführen und bildet ein Ventil mit dem Sitz 137. Die Ventilanordnung 150 enthält insbesondere ein bewegliches Ventilelement mit einem länglichen Stempel 151, der dichtend innerhalb eines Kragens oder Einsatzes 159 im Körper 111 gleiten kann. An seinem stromabseitigen Ende ist der Stempel 151 mit einer Ventilfläche 153 versehen, die eine Anspitzung besitzt und mit dem Sitz 137 eine Dichtung bildet. Eine Feder 154 im Hohlraum 112 wirkt gegen eine Schulter 165 auf dem Ventilstempel 151 und spannt somit das Ventil 137, 151 in die geschlossene Position vor. Die Schulter 165 besitzt ebene Flächen 166 und bildet Kanäle für die Flüssigkeitsströmung zwischen der Schulter165 und der Bohrung 112 des Körpers 111.

Die Kanten 167 der Schulter 165 stehen in Gleitberührung mit der Bohrung 112 und wirken als eine Zentriereinrichtung, um das Ventil 153 innerhalb der Bohrung 122 zentral zu positionieren. An dem gegenüberliegenden Ende (dem oberen Ende in Fig. 11) besitzt der Stempel 151 einen Ansatz 158, der für Auslöse-Operationen, z. B. durch die Anordnung nach der US-PS 40 06 845, greifbar oder ankoppelbar ist.

Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist bei dieser Ausführungsform der Erfindung das Ventil nicht stromaufwärts von der Kontaktkammer angeordnet, in der das Gas und die Flüssigkeit miteinander in Kontakt gebracht werden, sondern das Ventil sitzt stromabwärts von der Kontaktkammer, d. h. der Abgabeöffnung eng benachbart.

Beim Betreiben der Ausführungsform nach Fig. 11 wird das Gas in der Kammer 122 dem flüssigen Kleber zugeführt, stromaufwärts von dem Ventilsitz 137. Das Rückschlagventil 114 hindert das unter höherem Druck stehende Gas daran, flüssigen Kleber durch die Leitung 113 zurückzudrücken, wenn das bewegliche Ventilelement 153 am Sitz anliegt. Wenn das Ventil geöffnet ist, fließt die Flüssigkeit durch die Kammer 122 als eine ringförmige Säule um den Ventilstempel 151 herum, und dies stellt eine starke Scherwirkung zum Dispergieren der Gas-Mikroblasen dar. Wenn das Ventil geschlossen ist, ist das Fluidvolumen stromabwärts vom Ventil, jedoch stromaufwärts von der Abgabeöffnung 141 relativ klein gegenüber den ersten beiden Ausführungsformen der Erfindung. Wenn ein Auslösevorgang erfolgt, muß lediglich ein kleines Volumen an Restfluid wegbewegt werden, so daß fast unmittelbar nach dem Auslösevorgang Schaum abgegeben wird. Wenn das Ventil geschlossen ist, ist das Fluidvolumen zwischen dem Ventil und der Abgabeöffnung so klein, daß dessen Druck rasch abgebaut wird, und dieses Fluidvolumen läuft nicht aus der Abgabeöffnung als Nachlaufschwanz aus.

Gemäß Fig. 11 wird das Gas/Flüssigkeitsgemisch aus der Abgabeöffnung 141 als ein relativ schmaler (oder "gut fokussierter",) kohärenter, stetiger Materialstrom 160 extrudiert. Beim Austreten aus der Abgabeöffnung bildet sich der Schaum schnell. Wenn der Strom 160 auf ein Substrat 161 abgelegt wird, das sich relativ zur Düse in Richtung des Pfeils bewegt, bildet sich eine kontinuierliche, genau definierte Raupe aus geschäumtem, flüssigem Kleber 162.

Claims (17)

1. Verfahren zum Herstellen eines Schaumes aus einer Flüssigkeit und einem Gas, bei dem die Flüssigkeit und das Gas einer Kammer zugeleitet werden, in der sich eine Gas/Flüssigkeits-Mischung bildet und bei dem die Gas/Flüssigkeits-Mischung durch eine Düse auf ein Substrat abgegeben wird, auf dem sich der Schaum bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung der Flüssigkeit in die Kammer unter einem erheblich über dem Atmosphärendruck liegenden Druck und die Zuleitung des Gases unter einem erheblich über dem Flüssigkeitsdruck liegenden Druck erfolgt, daß das Gas in der Kammer von der Flüssigkeit in Mikroblasen segmentiert und in der Flüssigkeit verteilt wird und daß die so gebildete Gas/Flüssigkeits-Mischung über eine kurze Distanz zu der Düse geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Mischung wirkende Druck im Bereich zwischen der Kammer und der Düse auf einem Wert gehalten wird, der eine Vorexpansion der Mikroblasen vor der Düse verhindert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung durch eine Düsenöffnung abgegeben wird, deren Verhältnis von Länge zu Durchmesser kleiner ist als 1.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in Form einer ringförmigen Säule durch die Kammer hindurchgeleitet wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität der Flüssigkeit größer ist als etwa 100 Centipoise.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der abgegebene kohärente Schaum in Form einer Raupe auf dem Substrat abgelegt wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit unter einem Druck von etwa 21 bis 49 Kp/cm² steht.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas mit einem um etwa 7 Kp/cm² höherem Druck als dem Flüssigkeitsdruck in die Kammer eingeleitet wird.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenstrom des Gases, der unter Standardbedingungen das 1- bis 50-fache des Flüssigkeits-Volumenstromes ist, unter Betriebsbedingungen nur ein Bruchteil des Flüssigkeitsvolumenstromes ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit ein Kleber ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit ein geschmolzener Heißschmelzkleber ist.

12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas CO₂ ist.

13. Vorrichtung zum Herstellen eines Schaumes aus einer Flüssigkeit und einem Gas nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1, mit einer Zuleitung für die Flüssigkeit in eine Kammer, mit einer Zuleitung für das Gas in die Kammer, wobei die Zuleitung für das Gas Öffnungen aufweist, an denen die Flüssigkeit vorbeiströmt, um eine Gas/Flüssigkeits-Mischung zu bilden, und mit einer Düse zur Abgabe der Gas/Flüssigkeits- Mischung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung für das Gas mehrere Kanäle (54) engen Querschnittes aufweist, an deren Ende sich die Öffnungen befinden, daß der Druck der Flüssigkeit in deren Zuleitung erheblich über dem Atmosphärendruck liegt, daß der Druck des Gases in dessen Zuleitung erheblich über dem Druck der Flüssigkeit liegt und daß der Abstand der Düse (19) von der Kammer (50) verhältnismäßig gering ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsbohrung (70) der Düse (19) ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von unter 1 aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältsnis von Länge zu Durchmesser im Bereich von 0,1 bis 0,9 liegt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, gekennzeichnet durch eine stromaufwärts benachbart zu der Kammer (50) im Wege des Gasstroms angeordnete Drossel (33).

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (33) aus einem Rohr (34) mit Kapillarbohrung (35) mit in dieser angeordnetem axialen Draht (36) gebildet ist.