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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Auftragsysteme
zum Auftragen von flüssigem
Material und insbesondere auf Auftragsysteme, die Luft benutzen,
um einen abgegebenen Materialstrang oder Materialfaden zu zerfasern,
bevor dieser ein bewegtes Substrat berührt. Jedes Flüssigkeitsauftragsystem
wie ein Schmelzblassystem enthält ein
oder mehrere Module, von denen jedes eine Düse zum Auftragen von flüssigem Material
aufweist.
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Hintergrund der Erfindung
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Verschiedene
Systeme zum Auftragen von Flüssigkeiten
sind bekannt und können
die vorliegende Erfindung benutzen. Dies schließt Sprühsysteme ohne Druckluft ein,
ohne sich hierauf zu beschränken,
die eine Flüssigkeit
auf eine bewegte Bahn auftragen, Systeme, die ausgegebene Luft benutzen, um
die ausgegebene Flüssigkeit
zu bewegen oder zu zerfasern, bevor diese ein nicht bewegtes Substrat berührt, und
Systeme, die ausgegebene Luft benutzen, um die ausgegebene Flüssigkeit
zu bewegen oder zu zerfasern, bevor diese ein bewegtes Substrat berührt. Die
vorliegende Erfindung wird in Verbindung mit der letzteren Art von
Systemen im Detail beschrieben, insbesondere einem Schmelz-blas-Auftragsystem. Schmelzblas-Auftragsysteme
wurden entwickelt zum Auftragen von viskosem Material, wie Polymermaterial,
auf ein bewegtes Substrat, um ein nichtgewebtes Gewebe herzustellen,
und in letzter Zeit zum Auftragen von Heißschmelzklebern auf ein bewegtes
Substrat während
der Herstellung verschiedener Produkte wie Windeln, Damenhygieneprodukte,
Mehrfachtücher
und dergleichen. Im Allgemeinen enthalten Schmelzblassysteme eine
Quelle für
flüssiges
Material, eine Luftquelle, einen Verteiler zum Verteilen des flüssigen Materials
und der Luft, mindestens ein Modul und gewöhnlich eine Mehrzahl von Modulen,
die auf dem Verteiler angeordnet sind zum Empfangen des flüssigen Materials
und der Luft und zum Auftragen eines länglichen Fadens des flüssigen Materials,
der durch die Luft dünner
und nach unten gezogen wird, bevor er nach dem Zu fallsprinzip auf
das Substrat aufgetragen wird. Jedes Modul des Schmelzblassystems
enthält
einen Flüssigkeitsstromkanal
und einen Luftstromkanal sowie eine Auftragsspitze oder -düse. Im Allgemeinen
enthält
eine Schmelzblas-Auftragsdüse eine
Mehrzahl von Öffnungen
oder Auslässen,
die in einer Reihe und einem Schlitz auf jeder Seite der Reihe von
Materialöffnungen
zur Ausgabe der Luft angeordnet sind. Anstelle von zwei Schlitzen
ist es bekannt, zwei Reihen von Luftöffnungen oder -auslässen parallel
zu der Reihe von Materialöffnungen
zu benutzen.
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Eine
Art einer Schmelzblas-Auftragsdüse zum
Auftragen von Heißschmelzklebern
ist aus
EP-A2-0 987
352 bekannt und enthält
ein dreieckiges Mundstück,
das sich von der Spitze in Richtung des Substrats nach außen erstreckt.
Das Mundstück
wird durch ein Paar von konvergierenden Wänden definiert, die sich an
einem Scheitel treffen. Eine Serie von im Abstand angeordneten Klebstofföffnungen oder
-auslässen
sind entlang dem Scheitel ausgerichtet, um Fäden von Heißschmelzkleber in Richtung
des Substrats auszugeben. Parallele Reihen von Luftaustrittsöffnungen
oder -auslässen
sind auf entgegengesetzten Seiten des Mundstücks gebildet, um Luftstrahlen
mit hoher Geschwindigkeit auszustoßen. In jeder Reihe kann jeder
Klebstofföffnung
eine, oder mehr als eine, Luftöffnung
zugeordnet sein. Die Luftöffnungen
haben typischerweise eine elliptische Form und sind neben der Basis
des dreieckigen Mundstücks
geformt, wobei die Luft im Allgemeinen parallel zu den konvergierenden
Wänden
des Mundstücks
ausgestoßen
wird. Natürlich
können
die Luftöffnungen
auch andere geometrische Formen aufweisen und die Luft kann durch
Benutzung einer Luftplatte seitlich am Mundstück entlang aufwärts kanalisiert
werden, um den Luftauslass wirkungsvoll neben der Klebstofföffnung zu
platzieren. Die Luftstrahlen hoher Geschwindigkeit auf den entgegengesetzten Seiten
des Mundstücks
sind auf die ausgegebenen Fäden
gerichtet, um die Fäden
nach unten zu ziehen und auf den endgültigen Durchmesser zu reduzieren. Die
Fäden aus
Heißschmelzkleber
werden auf die Fläche
des sich bewegenden Substrats aufgetragen, um darauf eine Klebstoffschicht
zu bilden, auf die eine andere Schicht laminiert werden kann.
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Während der
Herstellung von mehrschichtigen Geweben, wird zum Beispiel eine
Lage von Papiergewebe entlang der Schmelzblasdüse transportiert, die eine
Schicht aus feinen klebrigen Fasern auf dem Papiergewebe deponiert,
bevor es mit einer anderen Lage verklebt wird. Wenn das Papiergewebe sich
in Richtung der Auftragsdüse
bewegt, wird die Luft zwischen dem Gewebe und der Auftragsdüse angeregt
und in derselben allgemeinen Richtung bewegt wie das Gewebe. Zusätzlich wird
auf Grund der hohen Geschwindigkeit der aus den Luftöffnungen ausgestoßenen Luft
die Luft im Bereich neben den Luftöffnungen in Richtung auf die
Luftöffnung
abgesaugt. Diese Luft zwischen dem Gewebe und der Auftragsdüse, die
als mitgerissene Luft bezeichnet wird, enthält schwebende Partikel aus
Staub und anderen Materialien. Dies ist besonders der Fall in der Umgebung,
in der Lagenverklebungen durchgeführt werden, jedoch in einem
geringeren Grade auch in Umgebungen, in denen ein Materialauftrag
erfolgt. Diese bewegte und mitgerissene Luft trifft zusammen mit
der Luft hoher Geschwindigkeit auf und bildet Prozessluft, die den
Faden des ausgegebenen Heißschmelzklebers
dünner
macht und nach unten zieht. Die Bewegung der mitgerissenen Luft
ist jedoch nicht gleichmäßig in Geschwindigkeit
und Richtung über die
Länge der
Auftragdüse
und dies führt
in einem geringeren Grad dazu, dass der Prozess ebenfalls ungleichmäßig ist.
Der Fokus des Musters des auf das bewegte Substrat aufgetragenen
Fadens wird negativ beeinflusst durch die Ungleichmäßigkeit
der Prozessluft. Zusätzlich
wird die mitgerissene Luft gegen die Auftragdüse gezogen, die durch den während des
normalen Schmelzens von Klebstoffen freigegebenen Klebstoffdampf
oder -nebel klebrig geworden ist, und schließlich sammeln sich die Staubpartikel
an der Fläche
des Mundstückes
und zwischen den Luftabgabeöffnungen
an, bis eine oder mehrere der Hochgeschwindigkeits-Luftöffnungen
teilweise oder vollständig
blockiert sind. Wenn dieses Ansammeln von Staubteilchen auftritt,
wird das Gleichgewicht des Luftdrucks über die Schmelzblasdüse gestört und die
Ungleichmäßigkeit
der Prozessluft nimmt zu, wodurch ein weniger fokussiertes Muster von
Klebstofffäden
auf dem Gewebepapier erzeugt wird.
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Um
das Problem der Staubansammlung zu bekämpfen, das während des
Verklebens der Lagen auftritt, haben Hersteller von Papierprodukten,
z. B. von Mehrfachgeweben, in teure Staubsteuersysteme investiert,
um die Staubmengen in der Nähe
von Klebstoff-Auftragsystemen zu steuern. Während solche Steuersysteme
die Menge an Staub in der Luft reduzieren, werden die Luftöffnungen
immer noch verstopft oder behindert und das Klebstoff-Auftragsystem
muss immer noch angehalten werden, damit die Bedienungsperson die
erforderlichen War tungsvorgänge
durchführen
kann. Darüber
hinaus sind Staubsteuersysteme im Allgemeinen teuer und erhöhen die
Produktionskosten. Somit besteht ein Bedürfnis für eine Klebstoffsprüh-Auftragdüse, die
die Gleichmäßigkeit
der Prozessluft verbessert und weniger anfällig gegen Staubansammlungen
ist, die teilweise oder vollständig
eine oder mehrere der Hochgeschwindigkeits-Luftöffnungen blockieren.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Auftragdüse zur Verwendung in einem
Modul oder einem System zum Auftragen von flüssigem Material. Die Auftragdüse der vorliegenden
Erfindung kann in verschiedenen Auftragsystemen für Flüssigkeiten
verwendet werden, sie wird hierin jedoch als eine Auftragdüse zur Verwendung
in einem Schmelzblassystem zum Auftragen von Heißschmelzkleber auf ein bewegtes
Substrat beschrieben. Die Auftragdüse verbessert die Gleichmäßigkeit
der Prozessluft, die benutzt wird, um den ausgegebenen Materialfaden dünner und
nach unten zu ziehen, um so die Konsistenz oder den Fokus des Musters
der aufgetragenen Flüssigkeit
zu verbessern. Die Auftragdüse
minimiert auch die Ansammlung von Staub und anderen Partikeln im
Bereich der Schmelz- und
Luftabgabeöffnungen,
die durch die Bewegung der mitgerissenen Luft zwischen der Auftragdüse und dem
Substrat hervorgerufen wird. Während
die Erfindung in Verbindung mit bestimmten Ausführungsformen beschrieben wird,
ist es klar, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungen
beschränkt
ist. Im Gegensatz dazu schließt
die Erfindung alle Alternativen, Modifikationen und Äquivalente
ein, die innerhalb des Geistes und Schutzumfanges der vorliegenden
Erfindung liegen.
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Eine
Schmelzblas-Auftragdüse
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
ein Grundelement mit einem dreieckigen Mundstück, das sich davon nach außen in Richtung
des bewegten Substrats erstreckt. Das Mundstück enthält ein Paar von konvergierenden
Wänden, die
in einem Scheitel enden, der die volle Breite des Grundelementes
einnimmt. Eine Serie von Flüssigkeitabgabeöffnungen
oder -auslässe
ist im Abstand entlang dem Scheitel angeordnet zum Auftragen von Fäden flüssigen Materials
wie Heißschmelzkleber
in Richtung des Substrats.
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Ein
Paar von Schlitzen oder eine Serie von Luftauslassöffnungen
oder Luftauslässen
sind im Abstand voneinander in einem Paar von parallelen Reihen
entlang entgegengesetzter Seiten des Mundstücks angeordnet. Die Luftauslässe geben
Luftstrahlen mit hoher Geschwindigkeit in Richtung der Fäden ab,
die von den Flüssigkeit
abgebenden Auslässen
ausgegeben werden. Die Luftstrahlen mit hoher Geschwindigkeit ziehen
die Fäden
dünner
zu einem reduzierten Enddurchmesser und nach unten, bevor sie nach
dem Zufallsprinzip auf dem bewegten Substrat deponiert werden.
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Nach
der vorliegenden Erfindung erstreckt sich ein Windleitprofil von
einer unteren Fläche
des Grundelementes nach außen
in Richtung des bewegten Substrats. Das Windleitprofil enthält vorzugsweise
ein Paar von Luftablenkgliedern, die sich über die volle Breite des Grundelements
erstrecken und außerhalb
und parallel zu den Reihen von Luftauslässen positioniert sind. Das
Luftablenkglied, das stromaufwärts
des Mundstücks
positioniert ist, weist einen Radius oder eine andere Krümmung der
Außenfläche auf
und lenkt die sich in Richtung auf die Auftragdüse bewegende mitgerissene Luft
aufgrund der durch die hohe Geschwindigkeit der Luft entstehende Saugkraft
und aufgrund der durch das sich bewegende Substrat entstehenden
Luftbewegung in eine Richtung ab, die von den Luftaustrittsauslässen weg und
mindestens teilweise in Richtung auf das bewegte Substrat gerichtet
ist, und bewirkt einen Wirbel, der zu einem positiven Luftstrom
in einer Richtung fort von den Luftaustrittsauslässen führt. Das Luftablenkglied, das
stromabwärts
des Mundstücks
positioniert ist, weist einen Radius oder eine andere Krümmung der
Außenfläche auf,
und lenkt die sich in Richtung auf die Auftragdüse bewegende mitgerissene Luft aufgrund
der Saugkraft, die durch die hohe Geschwindigkeit der Luft entsteht,
ab, und zwar in einer Richtung fort von den Luftaustrittsauslässen und
mindestens teilweise in Richtung auf das bewegte Substrat und bewirkt
einen Wirbel, der zu einem positiven Luftstrom in einer Richtung
fort von den Luftaustrittsauslässen
führt.
Da die mitgerissene Luft von den Luftaustrittsauslässen fort
gerichtet ist, wird die Gleichmäßigkeit
der Prozessluft, durch Kombination der Hochgeschwindigkeitsluft
und der mitgerissenen Luft, erhöht,
da die mitgerissene Luft sich mit der Hochgeschwindigkeitsluft an
einem Punkt vereinigt, der weiter von den Luftaustrittsauslässen entfernt
ist als sonst der Fall wäre,
wodurch der Einfluss der bewegten mitgerissenen Luft auf die Hochgeschwindigkeitsluft
reduziert und die an der Auftragdüse sich an sammelnde Staubmenge
oder anderer Partikel reduziert wird. Somit verbessern die Luftablenkglieder
die Effektivität
und den Fokus des Musters von Fäden, die
dem bewegten Substrat zugeführt
werden.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
sind die Luftablenkglieder symmetrisch und durch ein Paar von im
Wesentlichen identischen parallelen länglichen Schlitzen auf entgegengesetzten
Seiten des Mundstücks
gebildet. Jeder Schlitz schneidet eine Reihe von Luftstromkanälen, die
sich durch das Grundelement auf entgegengesetzten Seiten des Mundstücks erstrecken,
um die Luftaustrittsauslässe an
Anschlussenden der Luftstromkanäle
zu bilden. Die Luftaustrittsauslässe
auf jeder Seite des Mundstücks
liegen in einer gemeinsamen Ebene, die durch eine zurückgesetzte
Wand jedes Schlitzes definiert wird. Die durch jede zurückgesetzte
Wand gebildete Ebene liegt im Wesentlichen rechtwinklig zu den Achsen
der Luftstromkanäle
auf jeder Seite des Mundstücks.
In dieser Weise haben die Luftaustrittsauslässe eine kreisförmige Form
und sind so konfiguriert, dass sie die Luftstrahlen mit hoher Geschwindigkeit etwa
parallel zu den konvergierenden Wänden des Mundstücks ausgeben.
Die kreisförmigen
Luftaustrittsauslässe
verbessern das Verhalten der Luftstrahlen hoher Geschwindigkeit
und erhöhen
außerdem
die Lufteffektivität
gegenüber
elliptischen Luftaustrittsauslässen
der Vergangenheit.
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Darüber hinaus
reduziert die Schmelzblas-Auftragdüse der vorliegenden Erfindung
die Notwendigkeit von teuren Staubentfernungssystemen in der Nähe des Schmelzblas-Auftragssystems und
reduziert den notwendigen Wartungsaufwand, um die Schmelzblas-Auftragdüsen sauber
und funktionsfähig
zu halten. Die obigen und weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden
Erfindung gehen aus den beigefügten
Zeichnungen und deren Beschreibung hervor.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
beigefügten
Zeichnungen illustrieren Ausführungsformen
der Erfindung, zusammen mit einer allgemeinen Beschreibung der oben
angegebenen Erfindung, und die nachfolgende detaillierte Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
dient zur Erläuterung
der Prinzipien der Erfindung.
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1 ist
eine Teilschnittansicht eines Auftragdüsenmoduls mit einer Schmelzblas-Auftragdüse nach
den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zum Deponieren von flüssigem Material
auf ein bewegtes Substrat;
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2 ist
eine Schnittansicht durch das Düsenmodul,
teilweise auseinandergenommen, mit der Auftragdüse nach 1;
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3A ist
eine vergrößerte, teilweise
Querschnittsansicht der Auftragdüse
nach 1 und zeigt diagrammatisch den Strom von Luft
mit hoher Geschwindigkeit und mitgerissener Luft,
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3B ist
eine vergrößerte Ansicht
des umkreisten Bereiches in 3A;
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4 ist
eine Bodenansicht der Auftragdüse nach 1;
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5 ist
eine Perspektivbodenansicht der Auftragdüse nach 1 und
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6 ist
eine vergrößerte Ansicht
des umkreisten Bereiches in 5.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Unter
Bezug auf die Zeichnungen, und 1 im Besonderen,
ist eine Schmelzblas-Auftragdüse 10 nach
den Prinzipien der vorliegenden Erfindung als Teil eines Düsenmoduls 12 gezeigt.
Um die Beschreibung der vorliegenden Erfindung zu vereinfachen, wird
die bevorzugte Ausführung
nachfolgend in Verbindung mit dem Schmelzblasen von thermoplastischem
Heißschmelz-Klebstoff
beschrieben, aber der Fachmann auf dem betreffenden Gebiet wird
leicht erkennen, dass die vorliegende Erfindung auch auf das Auftragen
anderer Materialien angewandt werden kann. Dies schließt Sprühsysteme
ohne Druckluft ein, ohne sich hierauf zu beschränken, die eine Flüssigkeit
auf ein bewegtes Gewebe oder Substrat auftragen, sowie Systeme,
die ausgegebene Luft zum Bewegen oder Zerfasern der ausgegebenen Flüssigkeit
nutzen, bevor diese auf ein nicht bewegtes Substrat auftreffen,
und Systeme, die ausgegebene Luft benutzen, bevor diese auf ein
bewegtes Substrat auftreffen.
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Wie
nachfolgend im Detail beschrieben wird, besteht die Funktion des
Moduls 12 darin, eine Mehrzahl von Fäden 14 (1),
wie Fäden
eines Heißschmelzklebers,
von einer Auftragdüse 10 auf
eine Fläche 16 eines
bewegten Substrats 18 aufzutragen. Während das Substrat sich in
Richtung der Auftragdüse 10 bewegt,
wird die Luft zwischen dem Substrat und der Auftragdüse 10 in
dieselbe allgemeine Richtung wie das Substrat 18 aufgerührt und
bewegt. Diese Luftschicht, die als mitgerissene Luft bezeichnet wird,
hat in den 3A und 3B das
Bezugszeichen 20 und bewegt sich mit dem Substrat 18 in
einer gemeinsamen Richtung. Die mitgerissene Luft 20 enthält im Allgemeinen
eine Grenzschicht von bewegter Luft, die durch die Oberflächenreibung
des Substrats entsteht, wenn sich dieses bewegt. (Nicht gezeigte)
Staub- oder andere Materialpartikel sind in der mitgerissenen Luft 20 suspendiert
und werden mit der Bewegung des Substrats 18 in Richtung
auf die Auftragdüse 10 getragen.
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Es
ist zu erkennen, dass ein oder mehrere der Düsenmodule 12 Seite
an Seite mit einem Verteiler (nicht gezeigt) montiert werden können, der
jedem der Module 12 Heißschmelzkleber und heiße Luft
zuführt.
Eine Ventilbetätigungsanordnung
(nicht gezeigt) kann zwischen dem Verteiler (nicht gezeigt) und
einer Quelle (nicht gezeigt) für
Heißschmelzkleber
eingefügt
werden zum Steuern des Heißschmelzklebers
an die Mehrzahl von Modulen 12. Jedes Düsenmodul 12 enthält einen
internen Ventilmechanismus 22 (1 und 2),
der es ermöglicht,
dass das Muster, mit dem flüssiges
Material auf das Substrat 18 ausgegeben wird, durch öffnen und
Schließen
verschiedener Ventile in den Seite an Seite angeordneten Modulen 12 selektiv
variiert wird. Eine detaillierte Beschreibung des Verteilers (nicht
gezeigt), der Ventilbetätigungsanordnung
(nicht gezeigt) und der Verbindung der Düsenmodule 12 Seite an
Seite mit dem Verteiler ist in der US-Anmeldung Serial Nr. 09/021.426 mit
dem Titel „Modular
Die With Quick Change Die Tip Or Nozzle" des gleichen Inhabers enthalten.
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Wie
aus den 1 und 2 zu sehen
ist, enthält
jedes Düsenmodul 12 einen
oberen Düsenkörper 24A und
einen unteren Stößelsitzkörper oder Düsenkörper 24B.
Kurz gesagt ist in dem Düsenkörper 24A eine
untere, nach unten führende
Aussparung 26 gebildet, die dazu dient, einen zylindrisch
geformten Vorsprung 28 aufzunehmen, der sich von dem unteren
Düsenkörper 24A nach
oben erstreckt. Eine Bohrung 30 erstreckt sich nach unten
durch den Düsenkörper 24B und
endet an einer Bodenfläche 32,
und ein Ventileinsatz 34 ist im unteren Ende der Bohrung
in Kontakt mit der Bodenfläche 32 montiert. Ein
Flüssigkeitsstromkanal 36,
der in dem Düsenkörper 24A ausgebildet
ist, liefert flüssiges
Material, wie Heißschmelzkleber,
von dem Verteiler (nicht gezeigt) an die Bohrung 30. In
dem Ventilsitz 34 bzw. in der Bodenfläche 32 gebildete Auslässe 38 bzw. 40 dienen
als Fluidauslässe
für die
Bohrung 30. Das untere Ende des Auslasses 40 ist
mit einem O-Ring 42 versehen. Der Einlass zum Auslass 38 ist
abgeschrägt, um
einen Ventilsitz für
einen pneumatisch gesteuerten Ventilstößel 44 zu bilden,
der sich durch die oberen und unteren Düsenkörper 24A und 24B erstreckt. eine
Bewegung des Ventilstößels 44 von
dem Ventilsitz fort und zu diesem hin startet und stoppt selektiv den
Flüssigkeitsstrom
durch das Düsenmodul 12.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt, ist im unteren Ende
des Düsenkörpers 24B eine
abwärts öffnende
Luftkammer 46 gebildet, die einen zentralen mittleren Abschnitt 48 umgibt.
Die Luftkammer 46 wird durch Innenwände 50 und einen zentralen
zylindrischen Abschnitt 48 definiert. Die Bohrung 30 und der
Auslass 40 sind in dem zentralen zylindrischen Abschnitt 48 geformt.
Die Bodenflächen 52 und 54 des
Düsenkörpers 24B sind
koplanar ausgebildet zur Aufnahme der Düsenspitze 10, wie
nachfolgend im Detail beschrieben wird. Der in dem Düsenkörper 24B gebildete
Luftstromkanal 56 liefert Luft an die Luftkammer 46.
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Die
Rückseite 58 des
Düsenkörpers 24B,
d. h. die am Verteiler (nicht gezeigt) befestigte Seite, weist einen
nach unten vorstehenden schmalen Randabschnitt 60 auf,
der bis zu einem Ende 62 reicht. Eine Schulter 64 des
Randabschnitts 60 ist so geformt, dass sie eine komplementär geformte Schulter 66 an
der Düsenspitze 10 aufnimmt
und stützt.
Eine Halteplatte 68 ist an der Vorderseite des Düsenkörpers 24B befestigt
und enthält
einen Körperabschnitt
mit einer nach innen vorstehenden Schulter 70 an seinem
unteren Ende und ein nach innen vorstehendes, abgerundetes Teil 72 an
seinem oberen Ende. Ein Bolzen 74 erstreckt sich durch
eine in der Halteplatte 68 ausgebildete Öffnung 76 und
erlaubt es, dass das untere Ende sich unter Wirkung von Federn 78 nach
außen
bewegt, wenn der Bolzen 74 ausreichend losgeschraubt ist
(2). Die Düsenspitze 10 wird
an ihrer vorgesehenen Stelle in Kontakt mit den koplanaren Bodenflächen 52 und 54 des
Düsenkörpers 24B eingesetzt
durch Einschrauben des Bolzens 74 in den Düsenkörper 24B,
wodurch die Federn 78 zusammengedrückt und die Schultern 64 und 70 in
Kontakt mit komplementär
geformten Schultern 66 an der Düsenspitze 10 gebracht werden.
Details der Konstruktion und der Betriebsweise des Düsenmoduls 12 sowie
das entfernbare Befestigen einer Düsenspitze an dem Düsenkörper 24B werden
in der gleichzeitig eingereichten US-Anmeldung Serial Nr. 09/021.426
beschrieben.
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Der
Hauptfokus der vorliegenden Erfindung liegt auf der Schmelzblas-Düsenspitze und diese enthält ein Grundelement 80,
das sich etwa so erstreckt wie die Bodenfläche 52 des Düsenkörpers 24B.
Die Düsenspitze 10 ist
eine Schmelzblasdüse
mit einem dreieckigen Mundstück 82,
das sich von dem Grundelement 80 nach außen in Richtung
des Substrats 18 erstreckt. Das Mundstück 82 wird durch die
konvergierenden Flächen 84 und 86 (3) definiert, die sich im Scheitel 88 treffen.
Der Scheitel 88 kann unregelmäßig ausgebildet sein, vorzugsweise
jedoch kontinuierlich entlang der vollen Breite der Düsenspitze 10.
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Die
Teile 90 des Grundelements 80, die sich lateral
von dem Mundstück 82 erstrecken,
dienen als Flansche zum Befestigen der Düsenspitze 10 an dem Düsenkörper 24B und
haben Mehrfach-Luftstromkanäle 92 und
Flüssigkeitsstromkanälen 94 zum
Leiten von Luft bzw. Heißschmelzkleber
durch das Grundelement 80. Die Düsenspitze 10 enthält eine
obere Fläche 96,
die auf der Bodenfläche 52 des
Düsenkörpers 24B befestigt
ist und die Luftkammer 46 verschließt. Die obere Fläche 96 greift
auch an der Bodenfläche 54 an
und komprimiert den O-Ring 42, wodurch eine Fluiddichtung
an der Verbindung dieser beiden Flächen erfolgt. Die obere Fläche 96 des Grundelementes 80 erstreckt
sich etwa so wie die äußere Peripherie
der Fläche 52.
Details der Anordnung der Luftstromkanäle 92 und Flüssigkeitsstromkanäle 94 durch
das Grundelement 80 werden in der gleichzeitig eingereichten
US-Anmeldung Serial Nr. 09/021.426 beschrieben.
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Wie
in 4 gezeigt, enthalten die Flansche 90 und
das Grundelement 80, kurz gesagt, zwei parallele Reihen 98 und 100 von
darin gebildeten Luftstromkanälen 92.
Wie die 1 bis 3 zeigen,
definieren die Reihen 98 und 100 von Luftstromkanälen 92 konvergierende
Ebenen. Die durch die Reihe 98 definierte Ebene erstreckt
sich im gleichen Winkel als Mundstückwand 84 und die
durch die Reihe 100 definierte Ebene erstreckt sich im
gleichen Winkel als Mundstückwand 86.
Mit der an dem Düsenkörper 24B befestigten
Düsenspitze 10 sind
die Einlässe 102 aller
Luftstromkanäle 92 mit
der in 1 gezeigten Luftkammer 46 ausgerichtet.
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Die
Flüssigkeitsstromkanäle 94 sind
in dem Grundelement 80 geformt und enden in Flüssigkeitsabgabeauslässen 104,
die im Abstand entlang dem Scheitel 88 angeordnet sind.
Ein Einlass 106 (1), der
in der oberen Fläche 96 des
Grundelements 80 gebildet ist, ist mit dem Auslass 40 des
Düsenkörpers 24B ausgerichtet,
um flüssiges
Material an jede der Flüssigkeitsabgabeauslässe 104 zu
liefern. Die Flüssigkeitsabgabeauslässe 104 sind
vorzugsweise gleichmäßig entlang
dem Scheitel 88 verteilt und erstrecken sich rechtwinklig
zum Scheitel 88. Die Flüssigkeitsabgabeauslässe 104 können jedoch
auch in einem nicht gleichmäßigen Muster
entlang dem Scheitel 88 verteilt sein.
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Nach
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Paar von parallelen
länglichen
Schlitzen 108 (6) auf entgegengesetzten Seiten
des Mundstücks 82 gebildet,
die sich über
die volle Breite des Grundelements 80 erstrecken. Jeder
Schlitz 108 schneidet sich mit den Luftstromkanälen 92,
die sich durch das Grundelement 80 auf entgegengesetzten Seiten
des Mundstücks 82 erstrecken,
um Luftauslassauslässe 110 an
Anschlussenden der Luftstromkanäle 92 zu
bilden. Jeder Schlitz 108 hat eine Querschnittbreite, die
geringfügig
größer als
der Durchmesser jedes Luftstromkanals 92 ist. Die Luftabgabeauslässe 110 auf
jeder Seite des Mundstücks 82 liegen
in einer gemeinsamen Ebene, die durch eine zurückgesetzte Wand 112 (6)
jedes Schlitzes 108 definiert ist. Die durch jede zurückgesetzte
Wand 112 definierte Ebene verläuft im Wesentlichen rechtwinklig
zu den Achsen der Luftstromkanäle 92 auf
jeder Seite des Mundstücks 82,
und die Achse jedes Luftstromkanals 92 schneidet etwa die
Längsachse jedes
Schlitzes 108. In dieser Weise sind die Luftabgabeauslässe 110 kreisförmig ausgebildet
und zum Ausgeben von Luftstrahlen mit hoher Geschwindigkeit parallel
zu den konvergierenden Wänden 84 und 86 des
Mundstücks 82 ausgebildet,
wie durch das Bezugszeichen 114 in den 3A und 3B angezeigt.
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Wie
die 3A und 3B zeigen,
sind die Luftstrahlen 114 mit hoher Geschwindigkeit auf
gegenüberliegenden
Seiten des Mundstücks 82 auf
die ausgegebenen Fäden 14 (1)
gerichtet, um die Fäden 14 dünner und
nach unten zu einem endgültigen
reduzierten Durchmesser zu ziehen, und zwar im Bereich von etwa
5 bis 50 Mikron für
Heißschmelzkleber,
wie dem Fachmann bekannt ist. Die Fäden 14 werden ungeordnet
auf der Fläche 16 des
Substrats 18 abgelegt, um darauf eine Kleberschicht zu
bilden, auf die eine weitere Schicht wie ein Film oder andere Arten
von Materialien oder Gewebe laminiert werden kann. Natürlich wird
der Fachmann erkennen, dass die Luftabgabeauslässe 110 auf jeder
Seite des Mundstücks 82 auch
durch ein Paar von länglichen Luftschlitzen
ersetzt werden können,
ohne dass man sich von dem Prinzip der vorliegenden Erfindung entfernt.
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Nach
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Windleitprofil 115 geformt,
das sich außen
von der untersten Fläche 118 des
Grundelements 80 in Richtung auf das Substrat 18 erstreckt.
Das Windleitprofil 115 enthält vorzugsweise ein Paar von
Luftablenkgliedern 116a und 116b, die sich außen von
der untersten Fläche 118 in
Richtung auf das Substrat 18 erstrecken. Die Luftablenkglieder 116a und 116b enden
jeweils in einer länglichen
Lippe 120 (3A und 3B), die
vertikal zwischen der untersten Fläche 118 des Grundelements 80 und dem
Scheitel 88 des Mundstücks 82 positioniert
ist. Die Luftablenkglieder 116a und 116b erstrecken
sich vorzugsweise über
die volle Breite des Grundelements 80 und sind außerhalb
und im Wesentlichen parallel zu den parallelen Reihen 98 und 100 von Luftabgabeauslässen 110 positioniert.
Das Luftablenkglied 116a, das stromaufwärts des Mundstücks 82 positioniert
ist, hat auch eine äußere Fläche 122, wie
eine mit einem Radius versehene oder anders abgerundete Fläche, die
so konfiguriert ist, dass sie die mitgerissene Luft 20,
die sich in Richtung der Düsenspitze 10 bewegt,
in eine Richtung fort von den Luftabgabeauslässen 110 und der Wand 84 des
in den 3A und 3B gezeigten
Mundstücks 82 ablenkt
aufgrund des Ansaugens durch die Luftstrahlen 114 hoher
Geschwindigkeit und der Luftbewegung durch das bewegte Substrat 18.
Das Luftablenkglied 116a, das stromaufwärts des Mundstücks 82 positioniert
ist, ist weiter derart konfiguriert, dass sie die mitgerissene Luft 20,
die sich in Richtung der Düsenspitze 10 bewegt,
mindestens teilweise in Richtung des Substrats 18 ablenkt
und einen Wirbel erzeugt, diagrammatisch als Bezugszeichen 124 in den 3A und 3B angezeigt,
was einen positiven Luftstrom in einer Richtung fort von den Luftabgabeauslässen 110 zur
Folge hat.
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Das
Luftablenkglied 116b, das stromabwärts des Mundstücks 82 positioniert
ist, hat auch eine äußere Fläche 122,
wie eine mit einem Radius versehene oder anders abgerundete Fläche, die
so konfiguriert ist, dass sie die mitgerissene Luft 20,
die sich in Richtung der Düsenspitze 10 bewegt,
in eine Richtung fort von den Luftabgabeauslässen 110 und der Wand 86 des
Mundstücks 82 ablenkt,
und zwar aufgrund des Ansaugens durch die Luftstrahlen 114 hoher
Geschwindigkeit. Das Luftablenkglied 116b ist weiter derart
konfiguriert, dass die mitgerissene Luft 20 mindestens
teilweise in Richtung des Substrats 18 abgelenkt und einen
Wirbel 124 erzeugt wird, der einen positiven Luftstrom
in einer Richtung fort von den Luftabgabeauslässen 110 zur Folge
hat.
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Während eine
gekrümmte äußere Fläche 122 an
den Luftablenkgliedern 116a und 116b gezeigt ist,
ist es auch denkbar, dass auch andere Flächenkonfigurationen oder Formen,
einschließlich eine
oder mehrere nicht gekrümmte
Flächen,
möglich
sind, die dazu dienen, den Strom turbulenter mitgerissener Luft 20 von
den Luftabgabeauslässen 110 abzulenken
und die mitgerissene Luft 20 wieder in einen genau abgegrenzten
Strom in der Form eines offenen Kanals im Sinne der Prinzipien der
vorliegenden Erfindung, wie in 3A gezeigt,
zu refokussieren. Da die mitgerissene Luft 20 von den Luftabgabeauslässen 110 fort
gerichtet wird, hat dies zur Folge, dass die Gleichmäßigkeit
der Prozessluft und die Kombination aus Hochgeschwindigkeitsluft
und mitgerissener Luft verbessert wird, weil die mitgerissene Luft
und die Hochgeschwindigkeitsluft an einem Punkt kombiniert werden,
der weiter weg von den Luftabgabeauslässen 110 liegt, als
dies sonst der Fall wäre,
wie in 3A gezeigt ist. Diese Kombination von
mitgerissener Luft und Hochgeschwindigkeitsluft reduziert den Einfluss
der bewegten, mitgerissenen Luft auf die Hochgeschwindigkeitsluft
und reduziert die Menge an Staub und an anderen Partikeln, die sich
an der Düsenspitze 10 ansammeln.
Somit verbessern die Luftablenkglieder 116a und 116b die Wirksamkeit
und die Fokussierung des Musters von Fäden, die auf das bewegte Substrat 18 aufgetragen werden.
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Jedes
Luftablenkglied 116a und 116b hat eine innere
Wand 126 (3A und 3B), die
im Allgemeinen parallel zu den konvergierenden Wänden 84 und 86 des
Mundstücks 82 verläuft, um
die Luftabgabeauslässe 110 gegen
die mitgerissene Luft 20 abzuschirmen. Die Luftablenkglieder 116a und 116b können integral
mit dem Grundelement 80 ausgebildet oder getrennt an dem
Grundelement 80 befestigt werden, um sich von der untersten
Fläche 118 des
Grundelementes 80 nach außen zu erstrecken. Während ein
Paar von Luftablenkgliedern 116a und 116b gezeigt
ist, ist es auch denkbar, dass ein Luftablenkglied 116a stromaufwärts des
Mundstücks 82 angeordnet
ist, um mit der mitgerissenen Luft 20, die sich in Richtung
der Düsenspitze 10 bewegt,
in Kontakt zu treten und diese abzulenken, wie oben im Detail beschrieben
wurde.
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Die
länglichen
Schlitze 108, die auf entgegengesetzten Seiten des Mundstücks 82 gebildet sind,
haben zwei wichtige Funktionen. Zum Ersten schneiden die Schlitze 108 die
Luftstromkanäle 92 in einer
Weise, dass kreisförmige
Luftabgabeauslässe 110 an
Anschlussenden der Luftstromkanäle 92 gebildet
werden. Die kreisförmigen
Luftabgabeauslässe 110 verbessern
das Verhalten der Luftstrahlen 114 hoher Geschwindigkeit
und verbessern auch die Wirksamkeit gegenüber elliptischen Luftauslassauslässen der
Vergangenheit. Zum Zweiten schirmen die länglichen Schlitze 108,
in Kombination mit den Luftablenkgliedern 116a und 116b,
die Luftabgabeauslässe 110 gegen
die mitgerissene Luft 20 ab, die sich in Richtung auf die
Düsenspitze 10 bewegt. Die
Luftablenkglieder 116a und 116b dienen zur Ablenkung
der mitgerissenen Luft 20 in eine Richtung fort von den
Luftabgabeauslässen 110 und
den Wänden 84, 86 des
Mundstücks 82.
Dies schützt
die Luftabgabeauslässe 110 gegen
Ansammeln von Staub und anderen Ablagerungen in der Nähe des Mundstücks 82,
die sonst zu einer teilweisen oder vollständigen Blockade einer oder
mehrerer der Luftabgabeauslässe 110 führen würde. Die
Luftablenkglieder 116a und 116b verlängern daher
den Lebenszyklus der Düsenspitzen 10 und
verbessern sowohl die Wirksamkeit als auch die Zuverlässigkeit. Darüber hinaus
reduziert die „Selbstreinigungsfähigkeit" der Düsenspitze 10 die
Notwendigkeit teurer Staubentfernungssysteme in der Nähe des Schmelzblassystems.
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Während die
vorliegende Erfindung durch Beschreibung verschiedener Ausführungsformen
erläutert
wurde und diese Ausführungen
mit beachtlichen Einzelheiten beschrieben wurden, ist es nicht die
Absicht der Anmelder, in irgendeiner Weise den Schutzumfang der
beigefügten
Ansprüche
auf solche Details zu beschränken.
Weitere Vorteile und Modifikationen werden dem Fachmann leicht einfallen.
Im weiteren Sinne ist die Erfindung deshalb nicht auf die spezifischen Details,
die dargestellte Vorrichtung und das dargestellte Verfahren sowie
die gezeigten und beschriebenen Beispiele beschränkt. Dementsprechend sind Abweichungen
von solchen Details möglich,
ohne sich von dem Geist oder dem Schutzumfang der beigefügten Ansprüche zu entfernen.