-
Die
vorliegende Erfindung betrifft Aerosole mit sehr hohem Feststoffgehalt,
und insbesondere Aerosolklebstoffe mit sehr hohem Feststoffgehalt
und Aerosolklebstoff-Auftragsvorrichtungen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs
von Anspruch 1. Eine diese Merkmale aufweisende Auftragsvorrichtung
ist aus der
US 5 450 983 bekannt.
-
Im
allgemeinen weisen Aerosolsprühdosen für eine Vielfalt
von Aerosolprodukten eine zu versprühende Substanz, ein optionales
Trägerfluid
und ein Treibmittel auf. Das Treibmittel ist typischerweise eine
Zusammensetzung, die die Dose unter Druck setzt und die Zerstäubung der
zu versprühenden Substanz
unterstützt.
-
In
der Vergangenheit wurden Chlorfluorkohlenwasserstoffe (CFC) in großem Umfang
als Treibmittel verwendet, aber diese Treibmittel sind nun durch
internationale Verträge
verboten. Als Antwort darauf suchte die Industrie Wege, um die Mengen von
organischen Lösungsmitteln,
die in Klebstoffen und anderen Aerosolsprays vorhanden sind, zu
verringern.
-
Eine
Verringerung des Lösungsmittels
würde auch
andere Vorteile bringen. Wenn zum Beispiel der Anteil von Lösungsmittel,
der in Aerosolklebstoffen vorhanden ist, abnimmt, ist mehr der Klebstoffzusammensetzung
selbst im Aerosol vorhanden. Dies bedeutet, dass weniger Sprühdosen notwendig
wären, um
die gleiche Menge an Klebstoff abzugeben, was Kosten und Abfallverwaltung
einsparen würde.
-
Daher
wurden zum Beispiel durch Sprühdosen
angewendete Klebstoff/Lösungsmittel-Mischungen
mit 20–25
Gewichtsprozent Klebstoffverbindung, auch als Klebstoffe mit sehr
hohem Feststoffgehalt (very high solid content; VHS) bekannt, im
Bereich der Kontaktklebstoffe aufgrund ihrer Verwendung von kleineren
Anteilen von organischen Lösungsmitteln
zunehmend wünschenswerter.
Unsere Anmeldung
EP 976 803 offenbart
solch eine Zusammensetzung für
einen VHS-Klebstoff und ein Verfahren zur Herstellung des VHS-Klebstoffs.
Der Klebstoff weist typischerweise eine Harz/Gummi/Lösungsmittel-Mischung
auf. Das verwendete Harz weist typischerweise Polyterpenharze, Phenolharze,
Phenol-modifizierte Terpenharze, aliphatische Erdöl-Kohlenwasserstoffharze
und ähnliches
auf. Die in den Klebstoffmischungen verwendeten Gummis verwenden
im allgemeinen eine Mischung von synthetischen Polychloroprengummis.
Ein großer
Bereich von Lösungsmitteln
kann verwendet werden, abhängig
von der Zusammensetzung des Klebstoffs, mit dem es kompatibel sein
muss, um eine Lösung
zu bilden. Daher können
die verwendeten Lösungsmittel
unter anderem verschiedene chlorierte Lösungsmittel, Ketone, aliphatische
Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, Alkohole und
Ester oder selbst anorganische Lösungsmittel
wie z.B. Wasser aufweisen.
-
Es
wurde jedoch festgestellt, dass in der Praxis die Verwendung von
VHS-Klebstoffen ziemlich schwierig sein kann. Wenn zum Beispiel
im allgemeinen der Feststoffgehalt des Klebstoffes sich erhöht, erhöht sich
die Viskosität
der Klebstoff/Lösungsmittel-Mischung.
Wenn Standarddüsen
und -druckknöpfe
an typischen Aerosolsprühdosen
verwendet werden, verursacht die erhöhte Viskosität, dass
das Sprühmuster
der Klebstoffmischung aus der Dose ungleichmäßig sein kann. Wenn zum Beispiel
eine Standarddose, Ventil und Druckknopf (wie z.B. das variable
Ventil-Modell #V8-10-118 mit einem 906 Bund und ein Druckknopf Modell #166-197-1620-weiß, beide
von Newman-Green
aus Addison, Illinois geliefert) dazu verwendet werden, eine VHS-Klebstoff/Lösungsmittel-Mischung
mit 30 Gewichts-% Klebstoff, wie z.B.
-
Neopren
zu sprühen,
neigt der Spray dazu, ungleichmäßig zu sein.
Das heißt,
das Sprühmuster hat
variierende Konzentrationen über
den Auftragsbereich. Es wird angenommen, dass dies im allgemeinen
deshalb auftritt, da der Druckknopf eine im wesentlichen kreisförmig geformte
Ausgangsöffnung aufweist,
durch die der VHS-Klebstoffmischungsstrom verläuft, so dass es ein begrenztes
oder kein "Auffächern" des Sprays gibt;
der Strom tritt in einer im wesentlichen geraden Linie aus. Außerdem wird, selbst
wenn ein gewisses "Auffächern" nach außen auftreten
sollte, das Auffächern
nicht gesteuert und die Konzentration des versprühten Fluides ist nicht einheitlich
und neigt dazu, über
den Auftragsbereich zu variieren.
-
Verschiedene
Düsen zur
Befestigung an den Sprühknöpfen wurden
entworfen, um die Ungleichförmigkeit
des Sprühproblems
zu überwinden.
Das Merton et al am 30. August 1983 erteilte US-Patent Nr. 4 401
272 und das Hansen am 30. August 1983 erteilte US-Patent Nr. 4 401
271 offenbaren je Düsen, die
an Aerosolsprühdosendruckknöpfe passen.
Diese Düsen
scheinen nicht das Problem zu lösen.
Das '272-Patent
offenbart zum Beispiel, dass die Düse nur in der Lage ist, Mischungen
mit Feststoffgehaltniveaus bis 11,1%, weit unter typischen VHS-Niveaus, zu
versprühen.
Wenn solche Düsen
verwendet werden, neigt der Spray dazu, im oberen und unteren Teil des
Sprühbereichs
konzentrierter zu sein, und nahe des Zentrums des Sprühbereichs
weniger konzentriert zu sein. Das '271-Patent liefert einen anderen Versuch
zur Lösung
des "Sprayungleichmäßigkeitsproblems".
-
Wie
oben erklärt,
besteht ein Bedarf an einer VHS-Klebstoff/Lösungsmittel-Mischung
mit höheren verarbeitbaren
Feststoffgehalten als bisher bekannt, und an einer Vorrichtung zum
im wesentlichen gleichmäßigen Auftragen
solch einer Mischung. Dieser Bedarf wird durch die Klebstoffauftragsdüse von Anspruch
1 gedeckt.
-
Die
vorliegende Erfindung liefert einen Kontaktklebstoff mit sehr hohem
Feststoffgehalt (VHS), der einen höheren Feststoffgehalt aufweist,
als zuvor im Stand der Technik erreichbar, ohne die Viskosität über verarbeitbare
Niveaus zu erhöhen.
Außerdem liefert
die vorliegende Erfindung eine VHS-Auftragsvorrichtung, die einen im wesentlichen
gleichmäßigeren
Auftrag des VHS, als früher
erreichbar war, erlaubt.
-
Zusätzliche
Aspekte der vorliegenden Erfindung werden offensichtlich bei Durchsicht
der nicht beschränkenden
in der Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen und den Ansprüchen in
Verbindung mit den beiliegenden Figuren, in den gleiche Zahlen gleiche
Elemente bezeichnen, und
-
1 eine
Seitenansicht einer VHS-Klebstoffsprühdose ist;
-
2 eine
Draufsicht auf eine VHS-Klebstoffsprühdose ist;
-
3 eine
Querschnittsseitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform
einer Düse
und eines Druckknopfs der vorliegenden Erfindung ist;
-
4 eine
Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Düse der vorliegenden Erfindung
ist;
-
5 eine
Draufsicht auf die vorliegende Erfindung ist;
-
6 eine
Querschnittsseitenansicht in Großaufnahme eines abgeschrägten Einführendes der
Düse der
vorliegenden Erfindung ist;
-
7 eine
Querschnittsansicht in Großaufnahme
des Ausgangsendes der Düse
ist; und
-
8 eine
Vorderansicht des Ausgangsendes der Düse ist.
-
Die
folgenden Beschreibungen sind bevorzugte Ausführungsformen und sollen nicht
den Umfang, die Anwendbarkeit oder Konfiguration der Erfindung irgendwie
beschränken.
Die folgende Beschreibung liefert eher eine bequeme Darstellung
zur Ausführung
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung. Verschiedene Änderungen
können
in der Funktion und Anordnung der bei den bevorzugten Ausführungsformen
beschriebenen Elemente vorgenommen werden, ohne den Gedanken und
Umfang der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt, zu verlassen.
Während
die folgende detaillierte Beschreibung im allgemeinen mit Bezug
auf bestimmte VHS-Klebstoffmischungen
beschrieben ist, ist die Erfindung außerdem auch auf andere Mischungen
mit hoher Viskosität
anwendbar, die durch eine Aerosolsprühdose ausgetrieben oder angewendet
werden. Ferner sind die Düsen
der Erfindung nicht auf die hier speziell beschriebenen beschränkt, sondern
umfassen solche, die zu den beschriebenen äquivalent sind.
-
In
der Beschreibung und den Ansprüchen bezieht
sich der Begriff "VHS" auf einen "sehr hohen Feststoffgehalt". Im allgemeinen
bezieht sich dies im Stand der Technik auf eine Mischung mit ungefähr 25% oder
mehr Feststoffgehalt. Während
die folgende Beschreibung hauptsächlich
VHS-Klebstoffe betrifft,
ist es klar, dass die erörterten
Prinzipien und beschriebenen Vorrichtungen auch auf andere VHS-Substanzen
anwendbar sind, die durch Aerosoldosen bereitgestellt und ausgetrieben
werden, zum Beispiel Farben, Lacke, Polituren, Wachse und ähnliches.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform weist
die zu versprühende
Klebstoffmischung gemäß der Erfindung
eine Mischung von einem oder mehreren Gummis, einem oder mehreren
Lösungsmitteln und
wahlweise einem oder mehreren Kohlenwasserstoffharzen auf. Bei einigen
Ausführungsformen
kann eine Gummi/Lösungsmittel-Mischung
verwendet werden, bei anderen Ausführungsformen wird jedoch eine
Gummi/Lösungsmittel/Harz-Kombination
verwendet. Die Klebstoffmischung weist typischerweise auf:
- a) 35 bis 70 Gewichts-% Lösungsmittel, vorzugsweise 40
bis 65 Gewichts-%, vorzugsweise 45 bis 60 Gewichts-%, und b) 8 bis
40 Gewichts-% Gummi, vorzugsweise 10 bis 36 Gewichts-%, vorzugsweise
15 bis 30 Gewichts-%, und wahlweise
- c) 4 bis 30 Gewichts-% Harz, vorzugsweise 6 bis 28 Gewichts-%,
vorzugsweise 8 bis 26 Gewichts-%, basierend auf dem Gewicht des
Lösungsmittels,
des Gummis und des optionalen Harzes.
-
Die
Klebstoffmischung wird dann im allgemeinen mit einem Treibmittel
kombiniert und in einer Aerosol-Abgabevorrichtung untergebracht.
-
Die
Klebstoffmischung der vorliegenden Erfindung hat vorzugsweise auch
eine geringe Viskosität.
Im allgemeinen erhöht
sich, wenn sich der Feststoffgehalt einer Mischung erhöht, im allgemeinen auch
die Viskosität
der Mischung, aber das "Scher"-Mischverfahren unserer
früheren
Anmeldung, das unten beschrieben ist, minimiert eine Viskositätserhöhung bei
einer Erhöhung
des Klebstoffgehalts. Daher hat bei einer bevorzugten Ausführungsform
die hier beschriebene Klebstoffmischung auch eine Viskosität, die im
Bereich von mindestens ungefähr
0,05 Pa·s
(50 cps) liegt, vorzugsweise bei ungefähr 0,2 bis ungefähr 0,6 Pa.s
(ungefähr
200 bis ungefähr
600 cps), vorzugsweise bei 0,25 bis 0,4 Pa·s (250 bis 400 cps). Zum
Zweck dieser Erfindung wird die Viskosität gemäß ASTM 1084 (Brookfield-Viskosität unter
Verwendung einer Spindel #4, 60 U/min. und einer Temperatur von
22°C (72°F)) gemessen.
-
Bevorzugte
Gummis, die in der Klebstoffmischung dieser Erfindung verwendet
werden können, weisen
eine Mooney-Viskosität
von ungefähr
30 bis ungefähr
110 auf, gemessen durch ASTM D 1646 (ML1+4 bei 100°C). Bei einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
haben die Gummis vorzugsweise eine hohe mechanische Festigkeit und
eine schnelle Grünfestigkeit.
-
Typische
Gummis schließen
solche Gummis ein, die bekannt sind als Polyisobutylene (PIB oder natürlicher
Gummi), Polyisoprengummi, Butylgummi, Polychloroprengummi (Neopren
oder CR), Styrolbutadiengummi (SBR) (Block- und zufällige Formen), Styrolisoprenstyrolgummi
(SIS) (Block- und zufällige Formen),
Nitrilgummi (NBR) und ähnliches.
Ein bevorzugter Polychloroprengummi ist ein Copolymer aus Chloropren
und 2,3-Dichlor-1,3-butadien.
Die Gummis können
mit funktionellen Gruppen, wie z.B. Säuren, Estern, Anhydriden, Alkohol,
Acrylat, metallhaltigen Gruppen oder ähnlichem modifiziert sein. Ein
Gummi, wie z.B. Neoprengummi oder Nitrilgummi, der mit einer Säure oder
einem Anhydrid, wie z.B. Maleinsäure
oder Maleinanhydrid gepfropft oder anderweitig modifiziert wurde,
kann zum Beispiel in der Praxis dieser Erfindung verwendet werden.
Bei bevorzugten Ausführungsformen
werden zwei oder mehr der Gummis miteinander kombiniert, bevor, während oder
nachdem sie mit den anderen Komponenten der Klebstoffmischung kombiniert
werden. Bei einigen Ausführungsformen
werden mehrfache Gummis, die Varianten darstellen (zum Beispiel
zwei Neoprengummis, bei denen das erste Neopren ein zum zweiten
Neoprengummi unterschiedliches Comonomer aufweist) miteinander kombiniert,
bevor, während
oder nachdem sie mit dem Lösungsmittel und
einem optionalen Harz kombiniert werden. Ein nicht beschränkendes
Beispiel wäre
das Verbinden eines ersten Polychloroprengummis mit einem Comonomer
aus 2,3-Dichlor-1,3-butadien mit einem zweiten Polychloroprengummi
mit einem Comonomer aus Schwefel- oder Methacrylsäure, und
anschließendem
Kombinieren der zwei verbundenen Gummis mit dem Lösungmittel
und dem optionalen Harz im unten erörterten Schermischvorgang.
Als eine zusätzliche
Option könnte
man dann einen dritten ähnlichen
oder unterschiedlichen Gummi (wie z.B. ein anderes Polychloropren)
während
des Schermischens hinzufügen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
weist der Gummi ein oder mehrere Neoprengummis auf und der Gummi
ist mit 10 bis 35 Gewichts-%, vorzugsweise 15 bis 35 Gewichts-%
, noch bevorzugter mit 19–30
Gewichts-% basierend auf dem Gewicht der Klebstoffmischung vorhanden.
-
Bevorzugte
Lösungsmittel
zur Verwendung in der Klebstoffmischung schließen jedes halogenierte Lösungsmittel
ein, wie z.B. chlorierte Lösungsmittel,
Ketone, aliphatische Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe,
Alkohole, Ester, Wasser und Mischungen davon. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
weist das Lösungsmittel
eines oder mehrere von Aceton, Toluol, Cyclohexan, Hexan, Pentan,
Dimethylether und ähnliches
auf. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Lösungsmittel
eine Mischung aus Aceton, Toluol Cyclohexan, Hexan, Pentan und Dimethylether
auf.
-
Bevorzugte
Harze zur Verwendung in der Klebstoffmischung schließen jedes
natürliche
oder synthetische Harz, Erdölharz,
polares oder unpolares Kohlenwasserstoffharz, Polyterpene, Phenolharze, Phenol-modifizierte
Terpenharze, aliphatische aromatische Kohlenwasserstoffharze und
aliphatische Erdöl-Kohlenwasserstoffharze
und ähnliches
ein. Bevorzugte Harze haben einen Ring- und Kugel-Erweichungspunkt
von ungefähr
25°C bis
ungefähr
180°C, vorzugsweise
25 bis 135°C,
vorzugsweise 50 bis ungefähr
135°C, gemessen
nach ASTM E-28.
-
Die
Klebstoffmischung kann auch optionale im Stand der Technik bekannte
Additive aufweisen. Bevorzugte Additive schließen Antioxidantien, UV-Stabilisatoren,
Farbmittel, Farbstoffe, Pigmente, Füllstoffe, Schmierstoffe, Weichmacher,
Aushärtungsmittel,
Vernetzungsmittel und grenzflächenaktive
Stoffe ein. Bevorzugte Beispiele schließen Metalloxide, wie z.B. Magnesiumoxid
und/oder Zinkoxid ein. Ohne den Wunsch, an eine Theorie gebunden
zu sein, wird angenommen, dass die Metalloxide bei der Stabilisierung
helfen durch Neutralisierung von Salzsäure, die freigesetzt wird,
wenn Polychloropren altert, und können auch bei der Erhöhung der
Zugfestigkeit helfen, indem sie als Aushärtungs-/Vernetzungsmittel wirken.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Zusatzstoffe in einer Menge von 0,5 Gewichts-% bis 5 Gewichts-%,
vorzugsweise von ungefähr
1 bis ungefähr
4 Gewichts-%, noch bevorzugter von ungefähr 1,5 bis ungefähr 3 Gewichts-%, basierend
auf dem Gewicht der gesamten Klebstoffmischung vorhanden. Bevorzugte
Antioxidantien schließen
Phenole, Phosphite, Thioester, Amine, polymere gehinderte Phenole,
Copolymere von 4-Erthylphenolen, ein Reaktionsprodukt von Dicyclopentadien
und Butylen und Mischungen davon ein. Bevorzugte Antioxidantien
schließen
Phenyl-alpha-naphthylamin, Phenyl-beta-naphthylamin, Phenyl-beta-naphthylen,
2,2'-Methylen-bis(4-methyl-6-tertiär butylphenol),
IrganoxTM 1010 (erhältlich von Ciba Geigy) und ähnliches
ein.
-
Die
oben beschriebenen Klebstoffmischungen können unter Verwendung von jedem
von vielen brauchbaren Verfahren gebildet werden, einschließlich zum
Beispiel dem Schermischverfahren, das im US-Patent Nr. 5 733 961
von Purvis II, et al, das am 31. März 1998 erteilt wurde, erörtert ist.
Das Scheren wird im allgemeinen ausgeführt unter Verwendung eines
Microfluidizer®-Prozessors (hergestellt
von Microfluidics International Corp. in Newton, Massachusetts)
unter Verwendung eines elektrisch angetriebenen dualen Stempels
oder Kolbens, einer hydraulischen Intensivierungspumpe, die das
Fluidprodukt unter Druck setzt, oder einer ähnlichen Vorrichtung. Der Gummi
und das Lösungsmittel
werden in einem Kesselverfahren gemischt und der Microfluidizer® bewegt
in einer geeigneten Weise einen Strom der Mischung bei extrem großen Drücken und
Geschwindigkeiten. Der Strom wird dann in geeigneter Weise in zwei
Teile aufgeteilt, seine Richtung geändert und bewirkt, dass er
mit sich selbst in schneller Folge kollidiert. Das Verfahren erzeugt
Scher-, Aufprall- und Kavitationseffekte in der Mischung. Diese
Effekte reduzieren die Größe der Teilchen
in der Mischung beträchtlich
und verringern dadurch die Viskosität der Mischung und ermöglichen,
dass zusätzlicher
Gummi in die Mischung eingeführt
wird. Folglich kann der Gewichtsprozentsatz der Gummi/Lösungsmittel/optionales
Harz-Mischung sogar in höhere Feststoffgehaltsbereiche
erhöht
werden, als zuvor für
möglich gehalten
wurde, ohne die Viskosität
der Mischung übermäßig zu erhöhen. Mehrfache
Gummis können in
das hier beschriebene Mischverfahren eingeführt werden. Die mehrfachen
Gummis, die in diese Schermischung eingeführt werden, können die
gleichen oder unterschiedliche sein. Harz und andere Additive können auch
in die Schermischung an jedem Punkt im Verfahren eingeführt werden.
Das Harz und/oder Additive, wie z.B. Stabilisatoren, grenzflächenaktive Mittel,
Antioxidantien und ähnliches
werden vorzugsweise zum Ende des Mischverfahrens hin eingeführt.
-
Sobald
der Gummi/das Lösungsmittel
und das optionale Harz gemischt werden, um die Klebstoffmischung
zu bilden, beträgt
der Feststoffgehalt der Klebstoffmischung vorzugsweise 20 Gewichts-% oder
mehr, vorzugsweise 28 Gewichts-% oder mehr, noch bevorzugter 20
bis 55 Gewichts-%, bevorzugter 30 bis 55 Gewichts-%, basierend auf
dem Gewicht der Klebstoffmischung. Der Feststoffgehalt wird gemessen
durch 10 Minuten langes Erhitzen von 1 Gramm Probe des Klebstoffs
bei 121°C
(250°F).
Entferne nach 10 Minuten die Probe aus der Wärme und lass sie 2 Minuten
abkühlen.
Wiege die Probe. Multipliziere das Gewicht in Gramm mit 100, um
den Prozentsatz an Feststoff zu erhalten. Wenn zum Beispiel das
Probengewicht nach dem Erhitzen und Abkühlen 0,5 Gramm beträgt , ergibt
0,5 × 100=50.
Deshalb hatte die Probe 50% Feststoffe.
-
Die
Klebstoffmischung wird dann vorzugsweise mit Treibmittel kombiniert
und in einem mit Druck beaufschlagten Abgabebehälter, wie z.B. einer Aerosoldose,
untergebracht. Der Feststoffgehalt der Klebstoffmischung und des
Treibmittels in den Behältern
beträgt
vorzugsweise 5 bis 35 Gewichts-%
, vorzugsweise 10 bis 30 Gewichts-%, bevorzugter 15–25 Gewichts-%,
basierend auf dem Gewicht der Behälterinhalte. Bevorzugte Treibmittel
schließen
Dimethylether, C1- bis C4-Alkane
(wie z.B. Propan, Isobutan, Butan, Cyclobutan, und ähnliches)
ein, irgendwelche Inertgase (wie z.B. Stickstoff), Kohlendioxid,
Luft, Kältemittel
(wie z.B. 134a, 134b, 152a, erhältlich
von Dupont Chemical oder Allied Signal), Hydrochlorfluorkohlenwasserstoffe, Hydrofluorkohlenwasserstoffe
und ähnliches.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Treibmittel eine Mischung aus zwei oder mehr der oben genannten.
-
Ein
besonders bevorzugtes Abgabesystem zum Sprühen der Klebstoffmischung verwendet
eine Aerosoldose und schließt
die Verwendung eines Treibmittels ein. Mit Bezug auf die 1 und 2, gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, ist die Sprühvorrichtung 10 in der
Lage, im wesentlichen gleichförmig
eine Beschichtung der Klebstoffmischung auf ein Substrat aufzutragen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist
die Sprühvorrichtung 10 eine
Aerosolsprühdose, bestehend
aus einer Dose 12, einem Ventil 14 an einem oberen
Ende der Dose 12, einem Druckknopf 16, der an
dem Ventil 14 montiert ist, um das Ventil zu öffnen, und
einer Düse 18,
die am Druckknopf angebracht ist, wie unten erörtert. Die Dose 12 ist
im allgemeinen jede geeignete mit Druck beaufschlagbare Aerosolsprühdose, die
in der Lage ist, die VHS-, Lösungsmittel-
und Treibmittelmischung zu enthalten. Das Ventil 14 kann
geeigneterweise jedes herkömmliche
Aerosolsprühdosenventil
sein, obwohl gemäß der vorliegenden
bevorzugten Ausführungsform
das Ventil 14 aus einem variablen Ventil Modell #V8-10-118
und äquivalenten
Ventilen mit einem 906 oder äquivalenten
Bund ausgewählt
werden kann, welche beide von Newman-Green aus Addison, Illinois bereitgestellt
werden. Variable Ventile 14 erlauben die Einstellung der
Strömungsrate
durch das Ventil 14, den Druckknopf 16 und die
Düse 18 durch Drehen
des Druckknopfes 16 um die Dose 12. Bei der vorliegenden
bevorzugten Ausführungsform weist
das Ventil 14 geeigneterweise Markierungen auf, die "niedrige", "mittlere" und "hohe" Strömungsraten
bezeichnen, die bei der Bestimmung der Strömungsrate durch das Ventil 14 helfen.
Der Druckknopf 16 ist irgendein geeigneter herkömmlicher
Aerosolsprühdosen-Druckknopf,
und kann gemäß der vorliegenden
beispielhaften Ausführungsform
aus dem Modell #166-197-1620-weiß-Druckknopf, ebenfalls geliefert
von Newman-Green, und seinen Äquivalenten
ausgewählt
werden.
-
Mit
Bezug auf die 3–5 ist die
dargestellte Ausführungsform
der Düse 18 der
Erfindung als ein längliches
Körperelement
konfiguriert, das aus irgendeinem Material gebildet ist, das gegenüber irgendwelchen
korrosiven oder anderen zerstörerischen
Wirkungen der Klebstoffmischung beständig ist, und sollte selbst
nicht das zu sprühende
Fluid kontaminieren. Zum Beispiel inerter Kunststoff, Metalle und ähnliches.
-
Gemäß der vorliegenden
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Düse 18 zur Verwendung
mit dem Druckknopf 16 angepasst. Zum Beispiel hat gemäß einem
Aspekt der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform die im wesentlichen
zylindrische oder verjüngte
Gestalt der Düse 18 ein
Einführende 22 und
ein Klebstoffsprühausgangsende 30.
Bei der vorliegenden Ausführungsform
hat die Düse 18 einen
Durchmesser von ungefähr
3,05 mm (0,120 Inch). Das Einführende 22 ist
in geeigneter Weise zur Montage einer Druckknopf-Ausgangsöffnung 20 zur
Fluidkommunikation zwischen der Öffnung
und der Durchgangsbohrung 26 der Düse 18 bemessen, wenn
das Ventil 14 offen ist. Gemäß der dargestellten Ausführungsform
ist die Düse 18 entweder
lösbar
oder dauerhaft in den Druckknopfausgang 20 des Druckknopfes 16 druckeingepasst.
Alternative kann jedoch das Einführende 22 an
der Druckknopfausgangsöffnung 20 durch
andere Mittel montiert sein, einschließlich einem schraubenförmigen Gewinde,
Klebstoffen und ähnlichem.
Die Düse 18 kann
auch integral mit dem Druckknopf 16 ausgebildet sein, um
einen einstöckigen
Druckknopf mit der Düse 18 zu
bilden. Mit momentanem Bezug auf 6 kann das
Einführende 22 außerdem wahlweise
eine Abschrägung 24 aufweisen,
die durch einen Winkel α gebildet
wird, um die Montage des Einführendes 22 an
der Ausgangsöffnung 20 des
Druckknopfes 16 zu erleichtern. Bei der vorliegenden beispielhaften
Ausführungsform
ist die Abschrägung 24 zum
Beispiel ungefähr
0,32 mm (0,0125 Inch) tief und der Winkel α beträgt ungefähr 45°.
-
Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung und mit Bezug auf 7 ist
die Düse 18 in
geeigneter Weise so konfiguriert, dass sich die ganze axiale Durchgangsbohrung
oder Kanüle 26 der
Länge nach
durch sie hindurch erstreckt. Die Durchgangsbohrung 26 hat
einen im wesentlichen gleichförmigen
Durchmesser längs
eines Hauptteils ihrer Länge,
hat aber einen Durchflussbegrenzer bzw. eine Drossel 28 nahe
ihrem Ausgangsende 30. Die Drossel 28 führt zu einer
Verringerung der Querschnittsfläche
für den
Fluidstrom durch die Düse 18,
was eine Abnahme des Fluiddruckes in der Drossel 28 verursacht.
Gemäß der vorliegenden
beispielhaften Ausführungsform
beträgt
das Verhältnis der
Querschnittsfläche
für den
Fluidstrom der Durchgangsbohrung 26 zur Fluidstrom-Querschnittsfläche der
Drossel 28 vorzugsweise ungefähr 2 bis 6, bevorzugter 4 bis
6, noch bevorzugter 4 bis 5. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist das Verhältnis
ungefähr
4,7.
-
Jenseits
der Drossel 28 nimmt die Spitze der Düse 18 eine im wesentlichen
rechteckige Ausgangsöffnung
an und hat mindestens ein Paar von gegenüberliegenden Seitenwänden, die
sich zum Ausgangsende 30 hin nach außen ausbauchen, wie unten beschrieben.
-
Gemäß verschiedenen
Aspekten der vorliegenden Erfindung variieren die Durchmesser (oder Querschnittsflächen des
Fluidstromes) des Hauptdurchgangsbohrungsteils 26 und der
Drossel 28 in geeigneter Weise, abhängig von Faktoren, wie z.B. dem
Feststoffgehalt der Klebstoffmischung, die durch die Düse 18 verläuft, der
Viskosität
der Klebstoffmischung und der beabsichtigten Konzentration des versprühten Klebstoffes
und dem gewünschten Sprühmuster.
Bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform hat das Hauptdurchgangsbohrungsteil 26 geeigneterweise
einen Durchmesser von ungefähr
1,57 mm (0,062 Inch) und der Durchflussbegrenzer 28 hat
im wesentlichen eine rechteckige Gestalt mit einer langen Seite 46 und
einer kurzen Seite 48. Bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform
ist die lange Seite 46 vorzugsweise ungefähr 1,02
mm (0,040 Inch) und die kurze Seite 48 ist vorzugsweise
ungefähr
0,41 mm (0,016 Inch).
-
Außerdem kann
gemäß der vorliegenden beispielhaften
Ausführungsform,
wenn die Viskosität der
Klebstoffmischung abnimmt, die Querschnittsfläche der Drossel 28 auch
verringert werden, während, wenn
die Viskosität
der Klebstoffmischung sich erhöht,
die Querschnittsfläche
der Drossel 28 sich in wünschenswerter Weise erhöht. Wenn
zum Beispiel die Viskosität
der Klebstoffmischung auf 0,05 Pa·s (50cps) abnimmt, kann die
Querschnittsfläche
für den
Fluidstrom der Drossel 28 um ungefähr 20% relativ zur Fläche, basierend
auf den bevorzugten oben beschriebenen Abmessungen verringert werden.
Andererseits kann, wenn die Viskosität der Klebstoffmischung sich
auf 0,4 Pa·s
(400 cps) erhöht,
die Querschnittsfläche
für den
Fluidstrom der Drossel 28 ungefähr 30% größer sein als die Fläche basierend
auf den oben beschriebenen Abmessungen.
-
Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform
geht das Durchgangsbohrungsteil 26, um den Fluidstrom zu erleichtern
und um ein gleichförmiges
Strömungsmuster
aufrecht zu halten, vorzugsweise allmählich zur engeren Kehle der
Drossel 28 über.
Dies kann erreicht werden durch Krümmen des Anschlussendes des
Hauptteils 26 mit einem Krümmungsradius 34 gleichförmig nach
innen, um die Wände
der bevorzugten im wesentlichen rechteckigen Ausgangsöffnung zu
bilden. Der Radius beträgt
ungefähr
0,77 mm (0,0302 Inch) mit einem Mittelpunkt 36, der 1,28 mm
(0,0503 Inch) vom Ausgangsende 30 längs einer Mittellinie 38 der
Durchgangbohrung 26 angeordnet ist. Der Radius beträgt vorzugsweise
0,7 cm (0,28 Inch) bis ungefähr
0,08 cm, (0,032 Inch). Der Mittelpunkt ist vorzugsweise 0,12 cm
(0,048 Inch) bis ungefähr
0,14 cm (0,053 Inch) vom Ausgangsende entfernt angeordnet.
-
Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform
und mit Bezug auf 8 ist eine Ausgangsöffnung 40 in
geeigneter Weise an einem Ausgangsende 30 der Düse 18 vorgesehen.
Die Ausgangsöffnung 40 ist
in geeigneter Weise mit einer Gestalt ausgebildet, die dazu konstruiert
ist, das Ausbreiten des daraus austretenden Aerosolsprays zu einer
Fächerform
zu erleichtern. Die bevorzugte Ausgangsöffnung hat, wie oben beschrieben,
eine im wesentlichen rechteckige Form mit vertikalen gegenüberliegenden
Seiten, die länger sind
als die horizontalen Seiten. Die Ausgangsöffnung 40 ist in geeigneter
Weise mit einer Ausbauchung von der Drossel 28 nach außen gebildet
und hat mindestens ein Paar gegenüberliegender Seitenwände, die
die oberen und unteren Wände 42, 44 der rechteckigen Öffnung 40 bilden,
die das Formen des Sprays erleichtern. Die Seitenwände 42, 44 bauchen sich
unter einem Winkel β nach
außen
aus, der sich in geeigneter Weise von den Ausgangspunkten 42a, 44a an
der Drossel 28 zur Düsenfläche oder
Spitze erweitert, um den Spray auszurichten. Der Winkel β beträgt vorzugsweise
20° bis
75°, bevorzugter
30° bis
55°, bevorzugter
40° bis
50°.
-
Bei
der dargestellten Ausführungsform
ist für eine
Klebstoffmischung mit einer Viskosität von ungefähr 0,2 Pa·s (200 cps) ein Winkel β von ungefähr 20° bis 75° funktionsfähig, und
ungefähr
45° wird
bevorzugt, während
die Länge
einer Ausbauchungsausgangslängsseite 50 ungefähr 1,20
bis 2,86 mm (0,0471 bis 0,1125 Inch) und vorzugsweise ungefähr 1,68
mm (0,0663 Inch) beträgt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
kann der Ausbauchungswinkel um ±0,008 cm (0,003 Inch) variieren.
Wenn die Viskosität größer oder
kleiner ist, führen
experimentelle Tests der β-Winkel
zur Auswahl eines optimalen Ausbauchungswinkels.
-
Die
hier beschriebene Erfindung ist nützlich zur Anwendung der Klebstoffmischung
auf Holz, Laminaten, Papier, Glas, Kohlefilter, Beton, Keramik, Metallen,
Stahl, Stoff, Verbundwerkstoffen, Kunststoffen, Vinylen, Gummis,
Karton, Spanplatten, Sperrholz, Faserplatten (wie z.B. mitteldichte
Faserplatten) und ähnliches.
-
Daher
können,
während
die Prinzipien der Erfindung in illustrativen Ausführungsformen
beschrieben wurden, viele Kombinationen und Modifikationen der oben
beschriebenen Strukturen, Anordnungen, Verhältnisse, den Elementen, Materialien und
Komponenten, die in der Praxis der Erfindung verwendet werden, zusätzlich zu
den nicht speziell beschriebenen variiert und besonders für eine spezielle
Umgebung und ein Betriebserfordernis angepasst werden, ohne von
diesen Prinzipien abzuweichen.