DE3225844C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen von Schichten aus thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen von Schichten aus thermoplastischen KunststoffenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen von Schichten aus thermoplastischen Kunststoffen oder Heißschmelzklebstoffen, bei dem der eingesetzte Kunststoff bzw. Heißschmelzklebstoff aufgeschmolzen, dann zerstäubt und versprüht wird. Vorzugsweise wird die Temperatur des geschmolzenen Kunststoffs bzw. Heißschmelzklebstoffs bis zum Moment seines Versprühens konstant gehalten. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens enthält eine beheizbare Schmelzeinrichtung für einen Kunststoff oder Heißschmelzklebstoff, eine eine Düse aufweisende beheizbare Sprühvorrichtung, eine beheizbare Zuführvorrichtung des geschmolzenen Materials in die Sprühvorrichtung, ein Temperaturmeß- und Temperaturregelsystem sowie Regelsysteme für die Zufuhr und Abgabe des geschmolzenen Materials und gegebenenfalls des erhitzten Druckgases. Durch die Erfindung lassen sich zwei- oder dreidimensionale Gegenstände beliebiger Art und Gestalt von außen und/oder innen mit einer beliebig starken gleichmäßigen oder musterförmigen Schicht versehen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen von Schichten aus thermoplastischen Kunststoffen und
eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei den bekannten Verfahren zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen werden diese erwärmt
und in die Formen von Spritzgießmaschinen zugeführt, wodurch sich Körper, auch Hohlkörper, nahezu beliebiger
Form herstellen lassen. Die erwärmten thermoplastischen
Kunststoffe können auch mittels bekannter Extrusionsverfahren unier Verwendung spezieller Extrusionswerkzeuge
zu Folien und Profilen verarbeitet werden, deren Dicke, Breite und Profil direkt von dem speziellen
Extrusionswerkzeug abhängig sind.
Es ist auch bekannt, thermoplastischen Kunststoffen Treibmittel und Katalysatoren zuzumischen, um Hartoder
Weichschaumstoffe zu erzeugen, die jedoch nur in geschlossenen Formen zu Formkörpern mit reproduzierbaren
Abmessungen verarbeitet werden können.
Es sind auch Verfahren zum Beschichten von Textilstoffen
bekannt, wobei ein pastenförmiger Kunststoff auf eine beheizte Walze aufgetragen und danach eine
Gewebebahn mittels einer Anpreßrolle in den verflüssigten Kunststoff gepreßt wird.
Es ist insbesondere aus der Textilindustrie bekannt, thermoplastische Heißschmelzklebstoffe z. B. aus Polyamid
oder thermoplastischer Polyestern nach der Polymerisation zum gegenseitigen Verkleben von Textilbahnen,
-streifen oder dergleichen zu verwenden. Das polymerisierte Granulat wird unter großer Kälteeinwirkung
zu einem feinen Pulver vermählen und auf die zu verklebenden Bahnen aufgebracht, die dann aufeinandergelegt
unter Einwirkung von Hitze und Druck miteinander verklebt werden. Hierbei ist der Aufwand bei
der Herstellung des Pulvers und die umweltunfreundliche Staubentwicklung bei der Weiterverarbeitung des
Pulvers sehr hoch.
Bekannt ist auch ein elektrostatisches Pulverbeschichtungsverfahren;
hiermit lassen sich jedoch nur sehr geringe und flächenmäßig sehr begrenzte Schichtstärken
herstellen.
Es sind Farbspritzapparate in Pistolenform bekannt,
durch die eine Farbe mittels steuerbarer Druckluft durch eine bezüglich der Austrittsmenge einstellbare
Düse im Breit- oder Rundstahl versprüht werden kann. Es sind auch Heißläuferdüsen bekannt, die die aufgeschmolzenen
Thermoplaste in ihrer Temperatur regulieren und als Strang in vorgegebene Spritzwerkzeugformen
einschießen lassen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftragen von Schichten aus thermoplastischen
Kunststoffen anzugeben, die es erlauben, zwei- oder dreidimensionale Gegenstände beliebiger
Art und Gestalt außen und innen mit einer beliebig starken gleichmäßigen oder musterförmigen Schicht zu
versehen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 8 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind den Unteransprüchen 2 bis 7 und der Vorrichtung den Unteransprüchen 9 bis 14 zu entnehmen.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind den Unteransprüchen 2 bis 7 und der Vorrichtung den Unteransprüchen 9 bis 14 zu entnehmen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf eine Zeichnung und
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unter Anführung von Varianten näher erläutert Die Zeichnung zeigt in stark schematischer Darstellung eine
Vorrichtung zum Auftragen von Schichten cas thermoplastischen
Kunststoffen mittels erhitzter Druckluft
Die Vorrichtung weist einen Schmelzbehälter 1 auf, in den durch einen Trichter 2 kontinuierlich ein thermoplastischer
Kunststoff eingegeben werden kann. Der Behälter ist mit einer Heizung 3 versehen, durch die der
jeweilige eingesetzte Kunststoff in den schmelzflüssigen Zustand versetzbar ist. Der im Behälter 1 aufgeschmolzene
Kunststoff wird durch eine Förderschnecke 4 in die eigentliche Sprüheinrichtung 5 eingebracht Die Sprüheinrichtung
5 weist einen zentralen, durch ein Rohr gebildeten Kanal 6 auf, dessen Eingang lösbar mit dem
Ausgang des Behälters 1 verbunden ist und dessen Ausgang eine Düse 7 bildet Koaxial im Kanal 6 ist eine axial
verstellbare Nadel 8 angeordnet, die den Ausgang der
Düse 7 verschließt bzw. entsprechend ihrer "Herstellung
eine kleinere oder größere Öffnung zur mengenregulierten Abgabe von Kunststoffschmelze freigibt. Der
Kanal 6 ist unter Belassung eines Hohlraumes 9 von einem rohrförmigen Gehäuse 10 umgeben. Im ringförmigen
Hohlraum 9 zwischen dem Rohr des Kanals 6 und dem Gehäuse 10 ist eine elektrische Heizung 11 zur
Beheizung des Kanals 6 angeordnet Der Hohlraum 9 ist an einer Seite mit der Zufuhrleitung 12 für ein erhitztes
Druckgas, vorzugsweise Druckluft, verbunden, an der anderen Seite setzt er sich in einem die Düse 7 umgebenden,
mit dem Gehäuse 10 lösbar verbundenen Düsenkopf 13 gegebenenfalls unter Einschaltung einer
Durchgangsverengung fort und endet in einer die Düse 7 umgebenden Zentralbohrung 14. Die Druckluft kann
zu ihrer Erwärmung bzw. zur Einhaltung ihrer vorgegebenen Temperatur direkt über die Heizung 11 streichen.
Im Vorderteil des Düsenkopfes 13 sind an zwei sich diametral gegenüberliegenden Seiten zwei gegeneinander
geneigt angeordnete düsenförmige Austrittsöffnungen 15, die über ein Kanalsystem 16 im Düsenkopf 13
und im Gehäuse 9 über ein Steuerventil 17 mit der Druckzufuhrleitung 12 verbunden werden können.
Die Vorrichtung weist auf dem gesamten Weg, den der geschmolzene Kunststoff bzw. ein erhitztes Druckgas
in ihr zurücklegen muß, Thermoelemente 18 auf. Die Zufuhrschläuche für das erhitzte Druckgas in die Zufuhrleitung
12 weisen ebenfalls Heizungen 19 auf, die in der Wandung des Schlauches oder im Innern des
Schlauches freiliegend angeordnet sind. Mittels der Thermoelemente 18 und nicht dargestellter Steuerelemente
für die Heizungen 3,11,19 wird eine vorgegebene
einstellbare Temperatur, die der Temperatur des für eine Verarbeitung optimalen schmelzflüssigen Zustands
des jeweiligen Kunststoffs entspricht, auf dem gesamten Weg konstant eingehalten. Derartige automatische
Temperaturregelsysteme sind bekannt und werden daher nicht weiter erläutert.
Die Vorrichtung weist auch eine nicht dargestellte bekannte Luftsteuervorrichtung auf.
Der Düsenkopf 13 kann zusätzlich auch eine eigene oder eine mit der Heizung 11 verbundene nicht dargestellte
Heizung aufweisen.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Der im Behälter 1 aufgeschmolzene Kunststoff wird durch die Förderschnecke 4 aus dem Behälter 1 gegebenenfalls
über beheizbare flexible Verbindungsleitungen dem Kanal 6 zugeführt, aus dem er durch die Düse 7 bei
zurückgezogener Nadel 8 austritt. Auf dem gesamten Weg (Pfeile mit schwarzem Kopf) wird sichergestellt,
daß die gewählte, einstellbare und optimale Verarbei-
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65 tungstemperatur des jeweils eingesetzten Kunststoffes konstant eingehalten wird. Beim Austritt des schmelzflüssigen
K.unststoffes aus der Düse 7 wird er durch die, durch die Zentralbohrung 14 austretende erhitzte
Druckluft (Pfeile mit weißem Kopf) zu einem runden Strahl zerstäubt Sofern ein flacher Strahl gewünscht
wird, wird durch das Steuerventil 17 dem Kanalsystem ie und damit den sich gegenüberliegenden Austrittsöffnungen
15 ebenfalls Druckluft zugeführt Durch die austretenden Druckluftströme wird der Rundstrahl abgeflacht
Durch die Luftsteuerung wird bei stärkerer Luftzufuhr eine feinere und bei weniger Luftzufuhr eine
mehr flockigere Zerstäubung erzielt Neben der Funktion des Öffnens und Schließens wird durch die Nadel 8
auch die Mengenabgabe reguliert
Es ist auch möglich, den geschmolzenen Kunststoff luftlos zu versprühen. Hierbei enthält die Vorrichtung
einen Aufschmelzextruder, mit dem sich so hohe Drücke erzeugen lassen, daß der jeweilige Kunststoff so hoch
komprimiert wird, daß sein Versprühen möglich ist. Der Aufschmelzextruder ist dann vorzugsweise direkt mit
der Düse 7 und gegebenenfalls auch dem Düsenkopf 13 verbunden.
Das Versprühen kann aber auch durch Kombinieren des Versprühens mit einem Druckgas einerseits und mit
dem luftlosen Versprühen andererseits durchgeführt werden. Hierbei wäre die im Extruder zu erzeugende
Komprimierung geringer und das erhitzte Druckgas (Druckluft) begünstigt das eigentliche Versprühen.
Wesentlich bei jedem Verfahren ist, daß die optimale schmelzflüssige Verarbeitungstemperatur des jeweiligen
Kunststoffs vom Aufschmelzort bis zum Austritt aus der Sprühdüse konstant gehalten wird. Diese Bedingung
muß durch die Beheizbarkeit aller Vorrichtungsund Zufuhrteile und entsprechende Überwachungs- und
Regelvorrichtungen gewährleistet werden.
Die einzelnen Spritzeinrichtungen können entsprechend dem Anwendungsgebiet fest oder beweglich, einzeln,
z. B. als Handpistolen, die auch an Galgen mit entsprechenden Ausgleichsgewichten aufgehängt sein können,
oder zu mehreren, beispielsweise als Spritzbrücken oder Beschichtungsautomaten für Kabinen, angeordnet
werden und können von Hand, automatisch oder durch Roboter bedient werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft zur Beschichtung von z. B. zum Schutz gegen Beschädigungen
von spröden und zerbrechlichen Gegenständen, wie z. B. Flaschen, aber auch von Gegenständen anderer
Materialien, wie Metall und Holz, unter anderem auch zur Schall-, Wärme- und Stoßisolierung eingesetzt werden.
Der Kunststoff kann flächig, aber auch in beliebigen, auch unterbrochenen und punktförmigen Mustern
aufgetragen werden.
Als Kunststoffe sind alle Thermoplaste, wie z. B. Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polypropylen, Polyamide,
Polycarbonate, thermoplastische Polyester, Polysulfon, Polytetrafluorethylen, aber auch deren Mischungen
geeignet Auch mit Füllstoffen wie Glasfasern, Glaskugeln und anderen Mineralstoffen versetzte Thermoplaste
sind zum Versprühen einsetzbar.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (14)
1. Verfahren zum Auftragen von Schichten aus thermoplastischen Kunststoffen durch Schmelzen
des Kunststoffes und dessen Austrag unter Druck durch eine Düse, dadurch gekennzeichnet,
daß der eingesetzte Kunststoff zerstäubt und versprüht wird, wobei die Temperatur des geschmolzenen
Kunststoffs bis zum Moment seines Versprühens konstant gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Versprühen durch ein erhitztes Druckgas erfolgt
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Versprühen luftlos erfolgv.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas auf die gleiche Temperatur,
wie sie der geschmolzene Kunststoff aufweist, erhitzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Versprühen kombiniert luftlos unter
Hochdruck einerseits und mit erhitztem Druckgas andererseits erfolgt
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, die Temperatur
und die Menge an Druckgas und/oder Kunststoff regelbar ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufsprühen in beliebiger
Schichtdicke auf beliebige Formkörper, Platten, Folien oder Textilbahnen erfolgt.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einer beheizbaren
Schmelzeinrichtung und einer eine Düse aufweisenden Austragsvorrichtung, wobei gegebenenfalls
um die Austrittsöffnung der Düse eine Spaltöffnung vorgesehen ist, deren Strahlrichtung gegen die
Achse der Austrittsöffnung der Düse geneigt ist und die mit einem Druckluftkanal zur Zufuhr von gegebenenfalls
heißem Druckgas verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsvorrichtung beheizbar
ist und daß ein Temperaturmeß- und Temperaturregelsystem sowie Regelsysteme für die Zufuhr
und Abgabe des geschmolzenen Materials und gegebenenfalls des heißen Druckgases vorgesehen
sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine beheizbare Sprühpistole enthält.
10. Vorrichtung nach Anspruchs dadurch gekennzeichnet,
daß die Sprühpistole mit einem Extruder verbunden ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch!?, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sprühpistole mit einem Schmelzraum durch eine Förderschnecke (4) verbunden
ist.
12. Vorrichtung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sprühvorrichtung eine beheizbare Düse ist, die mit einem Hochdruck-Extruder
verbunden ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie Anschlüsse für
erhitztes Druckgas und erhitzte Steuerluft aufweist, wobei die Anschlüsse und die Zuleitungen regelbar
beheizbar sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das erhitzte Druckgas
über die Heizung (11) der Sprühpistole geleitet ist.
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