DE3920774A1 - Giessvorrichtung zum giessen transparenter kunststoffschichten mit einem eingefaerbten filterband - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gießvorrichtung zum Auftragen gießfähiger Kunststoffschichten auf plane Unterlagen, mit einem einen sich über die Auftragsbreite erstreckenden Verteilerkanal aufweisenden Abstreichgießkopf, der mit einem in den Verteilerkanal mündenden, an eine zu einer Förderpumpe führende Rohrleitung angeschlossenen Zuführungskanal, einem sich an den Verteilerkanal anschließenden Gießspalt und einem Abstreichlineal versehen ist.

Ein Abstreichgießkopf dieser Art ist in der DE-PS 26 14 596 beschrieben. Bei dem aus dieser Druckschrift bekannten Abstreichgießkopf weist der sich an den Verteilerkanal anschließende Gießspalt eine verhältnismäßig geringe Dicke und eine verhältnismäßig große Länge auf. Hierdurch wird der Gießmasse in dem Gießspalt ein hoher Strömungswiderstand entgegengesetzt. Das hat zur Folge, daß innerhalb des Verteilerkanals der statische Druck der Gießmasse an allen Stellen gleich hoch ist, wodurch die Gießmasse auf der gesamten Breite des Zuführungsspalts aus diesem mit gleicher Geschwindigkeit ausströmt und auf diese Weise Totzonen in dem System vermieden werden. Infolge dieser Konstruktion eignet sich ein solcher Abstreichgießkopf in besonderer Weise für die Herstellung homogener Schichten und Filme aus hochtransparenten Kunststoffen, beispielsweise auch aus Mehrkomponenten-Reaktionsgemischen, deren Reaktion bereits innerhalb des Gießkopfes beginnt und bei denen Totzonen im System zu Schlierenbildung in der transparenten Schicht führen.

Bevorzugte Anwendung finden Abstreichgießköpfe dieser Art für die Herstellung von Schichten und Folien aus hochtransparentem Polyurethan, die als Zwischenschichten und/oder als Splitterschutz-Deckschichten für mehrschichtige Windschutzscheiben verwendet werden. Als Gießunterlage für diese Schichten können entweder die mit der Schicht zu versehenden Substrate selbst verwendet werden, oder statt dessen andere plane Substrate, von denen nach dem Aushärten der Gießmasse die ausgehärtete Schicht als Folie abgezogen wird.

Windschutzscheiben für Kraftfahrzeuge sind häufig entlang ihrem oberen Scheibenrand mit einem die Sonnenstrahlen dämpfenden farbigen Filterstreifen versehen. In der Regel befindet sich dieser farbige Filterstreifen in der die beiden Einzelglasscheiben einer Verbundglasscheibe miteinander verbindenden Folie aus thermoplastischem Kunststoff. Er kann durch Färbung der Folie oder durch Koextrusion einer farbigen Kunststoffmasse und einer farblosen Kunststoffmasse hergestellt werden. Zwischen dem farbigen Streifen und dem farblosen Bereich ist ein Übergangsbereich vorgesehen, in dem die Transparenz sich auf einer Strecke von einem Zentimeter bis zu mehreren Zentimetern kontinuierlich ändert, so daß die Filtereigenschaft sich in diesem Übergangsbereich gewissermaßen keilförmig ändert. Ein solcher kontinuierlicher Übergangsbereich ist gemäß den Zulassungsvorschriften erforderlich.

Während sich Folien aus thermoplastischem Material mit einem Filterband und einem kontinuierlichen Übergangsbereich zwischen dem hochtransparenten Bereich und dem Filterband mit bekannten Extrudern herstellen lassen, ist die Herstellung von Schichten oder Folien mit einem Filterband aus Reaktionsgemischen mit Hilfe eines Gießkopfes bisher nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einen Abstreichgießkopf der eingangs genannten Art umfassende Gießvorrichtung für die Herstellung von Kunststoffolien oder -schichten aus einer Gießmasse dahingehend weiterzuentwickeln, daß damit die Herstellung von Folien oder Schichten mit einem Filterband und einer kontinuierlichen Übergangszone zwischen dem Filterband und dem hochtransparenten Sichtfeld der Folie oder der Schicht möglich wird.

Die erfindungsgemäße Gießvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß der Verteilerkanal des Abstreichgießkanals mit einem weiteren Zuführungskanal für die Zuführung einer von der dem ersten Zuführungskanal zugeführten Gießmasse unterschiedlichen Gießmasse versehen ist, daß in dem der gewünschten Übergangszone zwischen den beiden Gießmassen entsprechenden Bereich des Verteilerkanals zwischen den beiden Zuführungskanälen eine Mischstrecke vorgesehen ist, in der eine Mischung der beiden Gießmassen erfolgt, und daß die für die Zuführung der beiden Gießmassen dienenden Pumpen so ausgelegt und steuerbar sind, daß sie in jedem Zeitpunkt den gleichen Druck der beiden Gießmassen innerhalb der Mischstrecke im Verteilerkanal des Gießkopfes erzeugen.

Es hat sich gezeigt, daß Schichten oder Folien mit einem Filterband und einem einwandfreien gleichbleibenden Übergangsbereich mit Hilfe eines Abstreichgießkopfes hergestellt werden können, wenn die erfindungsgemäßen Merkmale gegeben sind. Besondere Bedeutung kommt dabei der Mischstrecke im Verteilerkanal zu, die grundsätzlich unterschiedlich ausgebildet sein kann, sofern die Bedingung erfüllt wird, daß der Strömungsquerschnitt für jede der beiden Gießmassen in Richtung auf die andere Gießmasse gesehen jeweils von einer maximalen Fläche auf eine minimale Fläche abnimmt. Auch der genauen Steuerung des Druckes der Förderpumpen für die beiden unterschiedlichen Gießmassen kommt eine erhebliche Bedeutung zu, da geringste Druckunterschiede bereits zu Unregelmäßigkeiten in der Breite und im Verlauf der Übergangszone führen. Bei pulsierenden Pumpen beispielsweise muß dafür gesorgt werden, daß ein phasengleicher Verlauf der Kolbenbewegung der Pumpen erreicht wird.

Um einen einwandfreien kontinuierlichen Übergangsbereich zwischen dem Filterband und dem hochtransparenten Bereich zu verwirklichen, ist es ferner von Bedeutung, daß die beiden Gießmassen gut miteinander mischbar sind. Gegebenenfalls muß durch geeignete Zusätze zu einer oder zu beiden Gießmassen dafür gesorgt werden, daß die die Mischeigenschaften beeinflussenden Parameter wie beispielsweise die Oberflächenspannung der Gießmassen, so aufeinander abgestimmt werden, daß eine homogene Durchmischung auch auf einer verhältnismäßig kurzen Mischstrecke erfolgt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die die Mischstrecke innerhalb des Verteilerkanals bildende Vorrichtung in Achsrichtung des Verteilerkanals verschiebbar angeordnet sein, und es kann ein Antrieb vorgesehen sein, mit dem eine periodische Hin- und Herbewegung dieser Vorrichtung und damit der Mischstrecke erfolgt. Auf diese Weise ist es möglich, der Grenzfläche zwischen den beiden Gießmassen beispielsweise den Verlauf von sich aneinander anschließenden Bögen zu geben.

Damit lassen sich Schichten oder Folien mit Filterbändern herstellen, deren Begrenzungslinie bogenförmig parallel zu der oberen Kante der Windschutzscheibe verläuft, was aus ästhetischen Gründen in der Regel gemacht wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung.

Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Gießvorrichtung nach der Erfindung während der Beschichtung einer Gießunterlage, in Form einer schematischen Gesamtansicht;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 bis 5 eine erste Ausführungsform eines Gießkopfes in Form verschiedener Schnittdarstellungen,

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform eines Gießkopfes in Form eines vertikalen Längsschnitts, und

Fig. 7 eine Ausführungsform eines Gießkopfes mit in axialer Richtung verschiebbarer Lage der Mischstrecke, ebenfalls in Form eines vertikalen Längenschnitts.

Mit Hilfe der in Fig. 1 dargestellten Gießvorrichtung wird auf einer planen Gießunterlage 1 eine Schicht 2 aus einer Reaktionsgießmasse aufgegossen. Die Schicht 2 besteht in ihrem Randbereich 2′ aus einer eingefärbten Gießmasse mit einer homogenen gleichbleibenden Transparenz und Farbe.

In dem Übergangsbereich 2′′ nimmt die Transparenz kontinuierlich zu, so daß in diesem Übergangsbereich 2′′ eine abnehmende Absorptions- und Filterwirkung entsteht.

In dem dargestellten Fall wird eine Folie hergestellt, indem die Schicht 2 nach ihrem Aushärten von der Gießunterlage 1 abgezogen wird. Die Folie bzw. die Schicht 2 besteht aus einem Polyurethan, das durch Reaktion einer Polyolkomponente (Komponente K1) und einer Isocyanatkomponente (Komponente K2) entsteht.

Das Auftragen der Gießmasse auf die Gießunterlage 1 erfolgt mit Hilfe des Abstreichgießkopfes 5. Der Gießkopf 5 ist mit einer zentralen Anschlußleitung 6 versehen, durch die die hochtransparente Gießmasse (K1 + K2) in den Gießkopf 5 eingeführt wird. Im Endabschnitt 5′ ist der Gießkopf 5 mit einer weiteren Anschlußleitung 7 versehen. Durch die Anschlußleitung 7 erfolgt die Zufuhr der eingefärbten Gießmasse (K1′ + K2′), die für die Bildung des farbigen Randbereichs 2′ erforderlich ist.

Die in die Anschlußleitung 6 eingespeiste Gießmasse und die in die Anschlußleitung 7 eingespeiste Gießmasse werden jeweils getrennt aufbereitet. Zur Aufbereitung der hochtransparenten, durch die Leitung 6 in den Gießkopf 5 eingespeisten Gießmasse werden die Komponente K1 mit Hilfe der Pumpe 8, und die Komponente K2 mit Hilfe der Pumpe 9 in den Mischkopf 10 gepumpt. Vom Mischkopf 10 gelangt die Reaktionsmischung durch die Rohrleitung 11 in einen weiteren Mischer 12, an den sich die Leitung 6 anschließt.

In gleicher Weise wird die die Gießmasse für den farbigen Randbereich 2′ bildende Komponente K1′ mit Hilfe einer Pumpe 15, und die Komponente K2′ mit Hilfe einer Pumpe 16 einem Mischkopf 17 zugeführt.

Vom Mischkopf 17 gelangt die Reaktionsgießmasse durch die Rohrleitung 18 in den Mischer 19, an den sich die Leitung 7 anschließt.

An die Rohrleitung 6 ist ein Druckmesser 21 angeschlossen, und an die Rohrleitung 7 ein Druckmesser 22. Über die Signalleitungen 23 bzw. 24 werden die Istwerte der in den beiden Leitungen 6 und 7 herrschenden Drücke an die Regeleinheit 25 geleitet. In dieser Regeleinheit 25 werden die effektiven Drücke laufend verglichen. Über die Steuerleitungen 26, 27, 28 und 29 werden die Pumpen 8, 9, 15 und 16 feinstufig geregelt, so daß die in den Leitungen 6 und 7 herrschenden Drücke immer genau gleich sind. Wenn es sich bei den Pumpen 8, 9, 15 und 16 um pulsierende Pumpen handelt, beispielsweise um Kolbenpumpen, sorgt die Regeleinheit 25 ferner dafür, daß die durch die Pulsation der Pumpen bedingten periodischen Druckschwankungen der einzelnen Pumpen phasengleich verlaufen, so daß die entsprechenden periodischen Druckschwankungen in den Rohrleitungen 6 und 7 ebenfalls keine Phasenverschiebung zueinander aufweisen.

Der grundsätzliche Aufbau des Gießkopfes 5 ergibt sich aus der Fig. 2. Im wesentlichen besteht der Gießkopf 5 aus enem Metallkörper 28, der eine in Längsrichtung des Metallkörpers 28 verlaufende, als Verteilerkanal 29 wirkende Bohrung aufweist, an die sich der Gießspalt 30 anschließt. Der Gießspalt 30 hat eine Länge L von 10 bis 100 mm und eine Dicke D von 0,1 bis 0,5 mm. An dem Metallkörper 28 ist das Abstreichlineal 32 befestigt. Unterhalb des Gießkopfes 5 wird die Gießunterlage 1 mit gleichbleibender Geschwindigkeit in Richtung des Pfeiles F bewegt.

In der Mitte des Metallkörpers 28 mündet der zentrale Zuführungskanal 34 in den Verteilerkanal 29. Die Speiseleitung 6 ist an den Metallkörper 28 angeflanscht und versorgt den Verteilerkanal 29 mit der Gießmasse durch den Zuführungskanal 34. Die Speiseleitung 7, die den Verteilerkanal 29 an einem Ende des Gießkopfes mit der farbigen Gießmasse versorgt, ist ebenfalls an den Metallkörper 28 angeflanscht. An den Stirnseiten sind Abschlußplatten 35 mit dem Metallkörper 28 verschraubt und schließen den Verteilerkanal 29 und den Spalt 30 zu den Seiten hin ab.

Wie aus den Fig. 3 bis 5 im einzelnen hervorgeht, befindet sich innerhalb des Verteilerkanals 29 zwischen dem Zuführungskanal 37, mit dem die Rohrleitung 7 für die farbige Gießmasse verbunden ist, und dem zentralen Zuführungskanal 34, an den die Rohrleitung 6 angeschlossen ist, eine Mischstrecke S, in der ein kontinuierlicher Übergang zwischen den beiden unterschiedlichen Gießmassen gebildet wird, das heißt auf der sich die beiden Gießmassen derart mischen, daß der gewünschte kontinuierliche Übergang entsteht.

Zu diesem Zweck ist innerhalb des Verteilerkanals 29 eine Trennwand 39 in Form einer ellipsenförmigen Scheibe derart schräg angeordnet, daß der Strömungsquerschnitt jeweils auf einer Seite dieser Trennwand 39 kontinuierlich abnimmt, während der Strömungsquerschnitt auf der jeweils anderen Seite der Trennwand 39 in demselben Maße kontinuierlich zunimmt. Die in dem im Querschnitt kreisrunden Verteilerkanal 29 angeordnete Trennwand 39 ist senkrecht ausgerichtet, und zwar unter einem Winkel Alpha zur Achsrichtung des Verteilerkanals 29.

Der Winkel Alpha ergibt sich unmittelbar aus der gewünschten Länge der Mischstrecke S, die den Übergangsbereich zwischen den beiden Gießmassen definiert. Entlang dem oberen Teil 40 ihrer Umfangsfläche, das heißt auf der Strecke, an der sie an der oberen Hälfte des Verteilerkanals 29 anliegt, ist die Trennwand 39 gegen die Wand des Verteilerkanals abgedichtet, beispielsweise mit der Wand verschweißt. Der untere Umfangsteil 42 der Trennwand 39 hat keine Verbindung mit der Wand des Verteilerkanals 29 und beläßt einen Spalt 43 zwischen der Wand des Verteilerkanals 29 und der Trennwand 39, durch den die Gießmassen hindurchtreten und sich jeweils mit der auf der anderen Seite der Trennwand 39 befindlichen Gießmasse mischen.

Die optimale Größe des Spaltes 43 richtet sich nach der Viskosität der Gießmassen und kann durch Versuche ermittelt werden. Im dargestellten Fall ist die untere Umfangsfläche 43 der Trennwand 39 gezahnt ausgebildet, was sich als besonders zweckmäßig erwiesen hat.

Eine andere mögliche Ausführungsform für die Mischstrecke im Verteilerkanal 29 ist in der Fig. 6 dargestellt. In diesem Fall ist innerhalb des Verteilerkanals 29 ein konischer Hohlkörper 46 angeordnet, dessen Basis zu derjenigen Seite gerichtet ist, die durch den Zuführungskanal 37 mit der farbigen Gießmasse beaufschlagt wird. Der konische Hohlkörper 46 schließt an seinem Basisteil 47 dicht an die Wand des Verteilerkanals 29 an, jedoch ist das Basisteil 47 in dem den Spalt 30 benachbarten Bereich 41 abgeflacht, so daß der Übergang vom Verteilerkanal 29 zum Spalt 30 nicht unterbrochen ist. Die auf diese Weise gebildete Öffnung 48 erlaubt also den Durchtritt der Gießmasse.

In der Wand des konischen Hohlkörpers 46 befinden sich eine Reihe von Durchtrittsöffnungen 49, deren Querschnitte zur Kegelspitze des Hohlkörpers 46 hin abnehmen.

Durch die Öffnungen 49 tritt die farbige Gießmasse aus, dringt in die sich außerhalb des konischen Hohlkörpers befindende farblose Gießmasse ein und vermischt sich hier mit dieser, so daß sich auf diese Weise der gewünschte kontinuierliche Übergang zwischen den beiden Gießmassen ergibt.

Bei dieser in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform sind unter Umständen im Bereich der Mischstrecke S die Strömungswiderstände für die beiden verschiedenen Gießmassen je nach den im einzelnen gewählten Dimensionen der Durchtrittsöffnungen unterschiedlich. Da aber für eine gleichmäßige Durchmischung der gleiche hydrostatische Druck beider Gießmassen in der Mischstrecke Voraussetzung ist, muß gegebenenfalls der Druck in einer der beiden Zuleitungen 6 oder 7 entsprechend erhöht werden, um den durch den ungleichen Strömungswiderstand bedingten Druckabfall zu kompensieren.

Fig. 7 stellt eine Abwandlung des zuerst beschriebenen Gießkopfes dar, die sich dadurch unterscheidet, daß die Trennwand 39 innerhalb des Verteilerkanals 29 in dessen Achsrichtung verschiebbar gelagert ist. Zu diesem Zweck ist die elliptische Trennwand 39 auf einer Stellstange 51 beispielsweise mit Hilfe einer Schweißnaht 52 befestigt. Die Stellstange 51 ist in den seitlichen Abschlußplatten 53 und 54 verschiebbar gelagert, wobei die Dichtungen 55 und 56 für den dichten Abschluß des Verteilerkanals 29 sorgen. Die Antriebsvorrichtung 57 erteilt der Stellstange 51, und damit der Trennwand 39, die gewünschte axiale Verschiebebewegung in Richtung des Doppelpfeils 59, während die Gleitfläche 58 der Trennwand 39 in der oberen Hälfte des Verteilerkanals 29 mit der Wand des Verteilerkanals zusammenwirkt.

Wenn der Antrieb 57 beispielsweise für eine periodische Hin- und Herbewegung der Trennwand 39 sorgt, läßt sich ein wellenförmiger Verlauf der Trennlinie zwischen dem farbigen und dem hochtransparenten Teil der gegossenen Schicht erreichen. Ebenso kann durch den Antrieb 57 eine periodische Bewegung der Trennwand 39 ausgeführt werden, die zu einer Aufeinanderfolge von bogenförmigen Trennlinien und Übergangszonen zwischen dem farbigen Streifen und dem hochtransparenten Teil der gegossenen Schicht führt. Auf diese Weise lassen sich farbige Filterbänder mit einem kurvenförmigen Verlauf der Übergangszone realisieren, wie sie bei Windschutzscheiben für Kraftfahrzeuge häufig verwendet werden.

Claims (10)

1. Gießvorrichtung zum Auftragen gießfähiger Kunststoffschichten auf plane Unterlagen, mit einem einen sich über die Auftragsbreite erstreckenden Verteilerkanal aufweisenden Abstreichgießkopf, der mit einem in den Verteilerkanal mündenden, an eine zu einer Förderpumpe führende Rohrleitung angeschlossenen Zuführungskanal, einem sich an den Verteilerkanal anschließenden Gießspalt und einem Abstreichlineal versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerkanal (29) des Abstreichgießkopfes (5) mit einem weiteren Zuführungskanal (7; 37) für die Zuführung einer von der dem ersten Zuführungskanal zugeführten Gießmasse unterschiedlichen Gießmasse versehen ist, daß in dem der gewünschten Übergangszone zwischen den beiden Gießmassen entsprechenden Bereich des Verteilerkanals (29) zwischen den beiden Zuführungskanälen (6, 7; 34, 37) eine Mischstrecke (S) vorgesehen ist, in der eine Mischung der beiden Gießmassen erfolgt, und daß die für die Zuführung der beiden Gießmassen dienenden Pumpen (8, 9, 15, 16) so ausgelegt und steuerbar sind, daß sie in jedem Zeitpunkt den gleichen Druck der beiden Gießmassen innerhalb der Mischstrecke (S) im Verteilerkanal (29) erzeugen.

2. Gießvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Mischstrecke (S) eine Trennwand (39) unter einem Winkel (Alpha) zur Achse des Verteilerkanals (29) angeordnet ist, die zwischen der Umfangsfläche der Trennwand (39) und der Wand des Verteilerkanals (29) einen Durchtrittsspalt (43) für die beiden Gießmassen bildet.

3. Gießvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (39) in dem Verteilerkanal (29) senkrecht angeordnet ist.

4. Gießvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Durchtrittsspalt (43) bildende Teil des Umfangs der Trennwand (39) gezahnt ausgebildet ist.

5. Gießvorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (39) entlang des oberen Teils ihrer Umfangsfläche dicht an die Wand des Verteilerkanals (29) anschließt, und der Durchtrittsspalt (43) entlang dem unteren Teil der Umfangsfläche (42) der Trennwand gebildet ist.

6. Gießvorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (39) in dem Verteilerkanal (29) fest angeordnet ist.

7. Gießvorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (39) in dem Verteilerkanal (29) in dessen Achsrichtung verschiebbar gelagert ist.

8. Gießvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (39) mit Hilfe einer Stellstange (51) gelagert ist, die durch einen Antrieb (57) in periodische Verschiebebewegungen versetzt wird.

9. Gießvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Mischstrecke (S) in dem Verteilerkanal (29) ein konischer Hohlkörper (46) angeordnet ist, dessen Basisteil (47) an der Wand des Verteilerkanals (29) anschließt, und in dessen Wandung Durchtrittsöffnungen (49) vorgesehen sind, deren Querschnitte zur Spitze des konischen Hohlkörpers hin abnehmen.

10. Gießvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisteil (47) des konischen Hohlkörpers (46) zu dem Zuführungskanal (37) im Endbereich des Abstreichgießkopfes hin gerichtet ist.