DE69706303T2

DE69706303T2 - Abdichtungssystem für eine verbesserte auftragevorrichtungsdüse

Info

Publication number: DE69706303T2
Application number: DE69706303T
Authority: DE
Inventors: Lindsay Druschel; Bert Potjer; Luigi Sartor
Original assignee: Avery Dennison Corp
Current assignee: Avery Dennison Corp
Priority date: 1996-07-02
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 2002-05-16
Anticipated expiration: 2017-06-28
Also published as: CA2259666A1; BR9710141A; DE69706303D1; CN1228721A; AU3580497A; US5843230A; EP0907422A4; AU713761B2; EP0907422B1; EP0907422A1; WO1998000238A1; JP2000513270A; HK1019211A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Auftragsdüse zum Aufbringen einer flüssigen Beschichtung, wie einem druckempfindlichen Klebstoff, auf eine sich bewegende Lage oder eine Fläche.
Haftetiketten bestehen typischerweise aus einem Rückenpapier oder -film, einer dünnen Schicht aus einem Freigabematerial, das typischerweise aus Silikonen hergestellt ist, einer Schicht aus druckempfindlichem Klebstoff und einer vorderseitigen Lage aus Papier oder Kunststoff, die typischerweise als ein "facestock" bezeichnet wird.
Haftetiketten werden typischerweise aus langen, zusammenhängenden Rollen eines Etikettenvorrats hergestellt, welche bedruckt oder anderweitig mit gewünschten Zeichen markiert und anschließend zu einzelnen Etiketten getrennt werden.
Herkömmliche Verfahren zur Herstellung zusammenhängender Flächen aus Haftetikettenvorrat verlaufen typischerweise in der Form, wie sie in Fig. 1 erläutert ist. Wie in dieser Figur gezeigt ist, wird ein kontinuierlicher Bogen oder eine Fläche aus Rückseitenpapier 10 kontinuierlich von einer Papierrolle 12 abgerollt, durch eine Rückseitenbedruckstation 14, durch eine Silikonbeschichtungsstation 16 und in einen Härtungsofen 18, wo die Silikonfreigabeschicht getrocknet und gehärtet wird, geleitet. In einigen Systemen folgt die Bedruckstation 14 der Silikonbeschichtungsstation 16. Anschließend wird die Fläche in eine Beschichtungsstation 20 überführt, wo eine dünne Schicht aus druckempfindlichem Klebstoff auf die Silikonschicht aufgebracht wird. Die Fläche wird anschließend in einen Trocknungsofen 24 geleitet, wo der druckempfindliche Klebstoff zu einem klebrigen Zustand getrocknet wird. Alternativ wird der druckempfindliche Klebstoff durch Kühlen verfestigt, wie z. B. wenn ein Schmelzklebstoff verwendet wird. Nach dem Herausführen aus dem Trocknungsofen 24 wird die Fläche zur Laminierungsstation 26 geleitet, wo die Fläche mit einer Schicht aus Vorderseitenvorrat 28 laminiert wird, welche kontinuierlich von einer Vorderseitenzufuhr 30 abgezogen wird. Die vollständige Fläche wird dann auf einer Produktrolle 31 aufgewickelt.
Um den druckempfindlichen Klebstoff an der Beschichtungsstation 20 auf die Fläche 10 aufzubringen, wird typischerweise eine Auftragsdüse verwendet, wie sie schematisch in Fig. 2 dargestellt ist. Wie in dieser Figur gezeigt ist, wird die Fläche 10 über eine Stützwalze 22 geführt, so daß die Silikonschicht auf der Fläche 10 der Auftragsdüse 34 zugewandt ist. Die Auftragsdüse 34 hat eine Beschichtungsöffnung 36, die annähernd senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Fläche 10 angeordnet ist, wobei die Breite der Beschichtungsöffnung 36 annähernd so breit ist, wie die Breite der Fläche 10. In diesem Zusammenhang bezieht sich "Breite" auf die Abmessung quer zur Bewegungsrichtung der Fläche entlang der Beschichtungsöffnung der Düse. Druckempfindlicher Klebstoff wird der Beschichtungsöffnung 36 von einer Einlaßöffnung 38 aus zugeführt, welche mit einem Verteiler 40 zum Verteilen von druckempfindlichem Klebstoff entlang der gesamten Breite der Beschichtungsöffnung 36 in Verbindung ist. Der Verteiler 40 ist mit der Beschichtungsöffnung 36 durch einen länglichen, engen Schacht oder "Vorsteg" 44 und dann durch einen noch engeren länglichen Schacht oder "Steg" 48 verbunden.
In Auftragsdüsen des oben beschriebenen Typs sind Verteiler 20, Vorsteg 44 und Steg 48 typischerweise im wesentlichen parallel zu und im wesentlichen so breit wie die Beschichtungsöffnungen der Düsen angeordnet. Der Vorsteg 44 ist auch typischerweise ziemlich lang (d. h. die Abmessung, die der Richtung des Flusses des Beschichtungsmaterials entspricht) relativ zu seiner Dicke. Zum Beispiel liegen die Verhältnisse Länge/Dicke in solchen Vorstegen typischerweise zwischen etwa 25/1 und 50/1, während die Verhältnisse Länge/Dicke in Stegen typischerweise zwischen etwa 50/1 und 100/1 betragen. In der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Düse ist der Vorsteg 44 etwa 750 um dick und 2,54 cm (1 Inch) lang, während der Steg 48 etwa 100 bis 200 um dick und 1,9 cm (0,75 Inch) lang ist.
Verteiler, Vorstege und Stege, die im wesentlichen parallel zu und im wesentlichen so breit wie ihre entsprechenden Beschichtungsöffnungen sind, werden häufig in Auftragsdüsen verwendet, da sie eine gleichmäßige Zufuhr von flüssigem Beschichtungsmaterial über die gesamte Breite der zu beschichtenden Fläche erleichtern. Darüber hinaus sind die Stege typischerweise einstellbar, so daß die Dicke der aufgetragenen Beschichtung so eingestellt werden kann, wie es erwünscht ist.
Herkömmliche Herstellungsverfahren, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, können in einem weiten Bereich von Produktionsgeschwindigkeiten arbeiten. Zum Beispiel ist es bei handelsüblichen Ausführungsformen der oben beschriebenen Anordnung nicht unüblich, mit Raten von 50 bis 500 m/min unter Verwendung von Flächen mit Breiten von 1 m oder mehr zu arbeiten. Darüber hinaus können viele verschiedene druckempfindliche Klebstoffe in solchen Verfahren zur Herstellung von Haftetiketten eingesetzt werden. Zum Beispiel können für diesen Zweck Schmelzklebstoffe, auf Lösungsmitteln basierende Klebstoffe und auf Emulsionen basierende Klebstoffe verwendet werden. Innerhalb dieser Kategorien können auch viele verschiedene Zusammensetzungen eingesetzt werden. Darüber hinaus kann eine breite Vielfalt verschiedener flüssiger Beschichtungen zusätzlich zu druckempfindlichen Klebstoffen auf sich bewegende Flächen unter Verwendung von Auftragsdüsen und Techniken, wie sie oben beschrieben sind, aufgebracht werden.
Im kommerziellen Betrieb ist es häufig notwendig, von einem druckempfindlichen Klebstoff zu einem anderen zu wechseln, um Kundenanforderungen und andere Leistungseigenschaften zu erfüllen. Derzeit wird dies durchgeführt, indem man von dem zuvor verwendeten druckempfindlichen Klebstoff zu einem neuen druckempfindlichen Klebstoff stromaufwärts der Einlaßöffnung der Düse umschaltet. Darüber hinaus wird typischerweise die Düse abgeschaltet und manchmal gereinigt, indem man eine geeignete Reinigungsflüssigkeit, wie Seifenwasser, durch die Düse hindurchleitet, bevor der neue Klebstoff durch diese hindurchgeleitet wird. In einigen Fällen führt eine Bedienperson ein Füllstück oder ein anderes Werkzeug durch die Beschichtungsöffnung, um sicherzustellen, daß sich kein Klebstoff darin abgelagert hat.
Aufgrund der relativ großen Masse der Flächenwalze 10 und dem Erfordernis, die Fläche 10 beim kommerziellen Betrieb in Bewegung bei konstanter Geschwindigkeit zu halten, ist es üblich, die Fläche 10 während der 2 bis 3 Minuten, die typischerweise für den Wechsel von einem druckempfindlichen Klebstoff zu einem anderen benötigt werden, in Bewegung zu halten. Da die während des Wechselzeitraums produzierte Fläche typischerweise eine Menge an druckempfindlichem Klebstoff außerhalb der Spezifikation oder gar keinen druckempfindlichen Klebstoff aufweist, ist es üblich, dieses gesamte Material jedesmal, wenn ein Wechsel durchgeführt wird, zum Abfall zu geben. Bei Herstellungsraten, die man heute typischerweise vorfindet, bedeutet dies einen Verlust von 100 bis 1000 oder mehr Metern an Produkt bei jedem Wechsel. Dementsprechend besteht ein Bedarf nach einer neuen Auftragsdüse, die einen viel schnelleren Wechsel zwischen druckempfindlichen Klebstoffen erlaubt als es in der herkömmlichen Praxis möglich ist.
In diesem Zusammenhang sind bereits Auftragsdüsen bekannt, welche in der Lage sind, zwei oder mehr druckempfindliche Klebstoffe gleichzeitig zu verarbeiten. Siehe z. B. US 3 480 998 von Von Erdberg und US 4 152 387 von Cloeren. Jedoch sind diese Düsen für die kontinuierliche Herstellung von mehrlagigen Beschichtungen und nicht für die alternative Herstellung von Einzellagenbeschichtungen vorgesehen. Daher sind sie nicht geeignet, den Fluß einer Lage vollständig zu eliminieren oder den schnellen Wechsel zu vollziehen, welcher notwendig ist, die große Menge an Abfall, die nach derzeitiger Praxis produziert wird, zu reduzieren oder zu verhindern.
Das US-Patent Nr. 4 756 271 von Gary Maier offenbart eine Auftragsdüse, die einen Wechsel von einem druckempfindlichen Klebstoff zu einem anderen für eine alternative Herstellung von Einzellagenbeschichtungen erlaubt. Jedoch kann bei Düsen von diesem Typ die Abdichtung der Düsen zur Verhinderung eines Auslaufens von einem druckempfindlichen Klebstoff in den anderen ein Problem darstellen.
Das Auslaufen von einem druckempfindlichen Klebstoff in den anderen in einer Düse, die in der Lage ist, mehrere Klebstoffe zu verarbeiten, kann zu einem Produkt außerhalb der Spezifikation führen. Darüber hinaus können druckempfindliche Klebstoffe in "toten Zonen" in der Düse festgehalten werden, wo sie aushärten können und dabei die Düse unbrauchbar machen. Dieses Problem verschärft sich bei Düsen, wie sie in dem Maier-Patent gezeigt sind, in denen ein oder mehrere Strömungskanäle für längere Zeiträume abgeschaltet werden.
Die in dem oben erwähnten Maier-Patent gezeigte Düse verwendet eine rotierende Nocke, um das Überwechseln zwischen verschiedenen Klebstoffen zu bewirken. Während dieses Wechsels gleitet die Stirnfläche oder Führungskante der Nocke über den Auslaßkanal, der zu der Beschichtungsöffnung führt. Bei dieser Ausgestaltung kann eine wirksame Abdichtung schwierig sein, da jedes Dichtmittel, das an der Führungskante der Nocke vorgesehen ist, konstant abgeschliffen wird, wenn die Nocke zwischen verschiedenen Beschichtungspositionen bewegt wird.
Demnach besteht ein Bedarf nach einer Düse, die nicht nur einen schnellen Wechsel von einem Klebstoff zu einem anderen zuläßt, sondern die auch in der Lage ist, über längere Zeiträume mit wenig oder ohne Auslaufen zu arbeiten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine verbesserte Auftragsdüse bereitgestellt, welche zwei Verteiler zur Aufnahme zweier verschiedener Beschichtungsflüssigkeiten, wie druckempfindliche Klebstoffe, umfaßt, zwei getrennte Durchgänge, die eine Verbindung zwischen entsprechenden Verteilern und dem Düsenvorsteg herstellen, und ein Verschlußmittel zum Öffnen und Verschließen der zwei verschiedenen Verbindungswege, die ermöglichen, daß die Beschichtungsflüssigkeiten in zwei Verteilern alternativ in den Düsenvorsteg und die Beschichtungsöffnung fließen. Jeder der Verteiler in der Düse und jeder der entsprechenden Durchflußverbindungswege, welche mit dem Vorsteg in Verbindung sind, sind im wesentlichen parallel zu der Beschichtungsöffnung angeordnet und haben im wesentlichen die gleiche Breite wie die Beschichtungsöffnung. Darüber hinaus ist die Verschlußeinrichtung so ausgelegt, daß sie jeden Durchflußverbindungsweg durch eine Schnappfunktion öffnet und schließt. Weiterhin ist ein Dichtungssystem zum Abdichten der Verschlußeinrichtung in dem Rumpf der erfinderischen Düse vorgesehen, um ein Auslaufen der zwei Beschichtungsflüssigkeiten zu verhindern.
Weil die Verteiler und die dazugehörigen Durchflußverbindungswege der erfinderischen Auftragsdüse parallel zu der Beschichtungsöffnung angeordnet und so breit wie die Beschichtungsöffnung sind, wird jede der Beschichtungsflüssigkeiten so gleichmäßig wie möglich entlang der gesamten Länge der Beschichtungsöffnung dieser zugeführt. Weil die Verschlußeinrichtung, welche die entsprechenden Durchflußverbindungswege öffnet und schließt, mit einer Schnappfunktion arbeitet, findet darüber hinaus das Umschalten zwischen Klebstoffen sehr schnell statt, wobei die Herstellung von Produkt außerhalb der Spezifikation minimiert wird. Weil die Verschlußeinrichtung in dem Rumpf der erfinderischen Auftragsdüse mit einem Dichtungssystem montiert ist, wird weiterhin ein Auslaufen der zwei Beschichtungsflüssigkeiten in einen anderen Innenraum der Düse und ein Auslaufen der Beschichtungsflüssigkeiten aus der Düse im wesentlichen eliminiert.
Infolge dieser Merkmale ist es möglich, mit der erfinderischen Auftragsdüse von einer Beschichtungsflüssigkeit zu einer anderen in Zeiträumen, die 0,1 bis 1,0 Sekunden kurz sind, umzuschalten. Dies bedeutet eine Herstellung von Produkt außerhalb der Spezifikation von typischerweise 1 bis 3 Metern, im Gegensatz zu 100 bis 1000 Metern, denen man in der derzeitigen Praxis begegnet. Weil ein Auslaufen der Beschichtungsflüssigkeiten im wesentlichen ausgeschaltet wird, kann die erfinderische Auftragsdüse darüber hinaus für sehr lange Zeiträume mit wenig oder keinem Stillstand oder Abschalten arbeiten. Dies trägt weiterhin zu verbesserten Produktionsraten und geringerer Abfallproduktion bei.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung kann unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen besser verstanden werden.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines typischen Aufbaus nach dem Stand der Technik zur Herstellung eines Etikettenvorrats, und
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Auftragsdüse nach dem Stand der Technik, die in dem Aufbau nach Fig. 1 verwendet wird, und
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der verbesserten Auftragsdüse der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 4 ist eine Seitenansicht der verbesserten Auftragdüse aus Fig. 3, und
Fig. 5 ist eine schematische perspektivische Teilansicht eines Umschaltriegels oder einer Verschlußeinrichtung, welche in der Auftragsdüse aus den Fig. 3 und 4 verwendet wird, und
Fig. 6 ist eine schematische Seitenansicht, welche den Aufbau der bevorzugten Dichtungseinrichtung erläutert, welche zum Abdichten des Umschaltriegels aus Fig. 5 in dem Düsenrumpf der verbesserten Auftragsdüse aus Fig. 3 verwendet wird, und
Fig. 7 ist eine weitere schematische perspektivische Ansicht, welche das Verhältnis zwischen dem Umschaltriegel aus Fig. 5 zu den anderen Elementen der verbesserten Düse aus den Fig. 3, 4 und 5 zeigt, und
Fig. 8 ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche die Form der Verteiler der verbesserten Auftragsdüse aus Fig. 3 zeigt, und
Fig. 9 ist eine schematische Darstellung eines Beschichtungssystems, welches die verbesserte Auftragsdüse der vorliegenden Erfindung und verschiedene Peripheriegeräte umfaßt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, besteht die Auftragsdüse, welche allgemein mit 50 bezeichnet ist, aus einem länglichen Düsenrumpf 52, der eine Breite hat, die im allgemeinen so breit ist wie die Breite der sich bewegenden Fläche, die zu beschichten ist. Der Düsenrumpf 52 besteht aus einem Mittelabschnitt 54, einem oberen Abschnitt 56 und einem unteren Abschnitt 58. Der obere Abschnitt 56 und der untere Abschnitt 58 begrenzen zwischen sich einen länglichen, schmalen Schlitz oder Vorsteg 60. Der Vorsteg 60 ist mit dem Steg 62 in Verbindung, der zwischen einer oberen Düsenlippe 64 und einer unteren Düsenlippe 66 definiert ist.
Die Außenkanten der oberen Düsenlippe 64 und der unteren Düsenlippe 66 definieren eine Beschichtungsöffnung 68, aus welcher flüssiges Material aus der Düse 50 auf eine zu beschichtende, sich bewegende Fläche aufgetragen wird. Nach herkömmlicher Praxis können die obere Düsenlippe 64 und die untere Düsenlippe 66 so einstellbar sein, daß die Dicke des Steges 62 und damit die Menge an flüssigem Material, das durch die Beschichtungsöffnung 68 auf die sich bewegende Fläche aufgetragen wird, eingestellt werden kann, wie es erwünscht ist. Alternativ kann eine oder können beide Düsenlippen feststehend sein, wenn es erwünscht ist.
Um alternativ erste und zweite flüssige Beschichtungsmaterialien der Beschichtungsöffnung 68 zuzuführen, sind in dem mittleren Abschnitt 54 des Rumpfes 52 eine erste Einlaßöffnung 69 und eine zweite Einlaßöffnung 70 definiert. Die erste Einlaßöffnung 69 steht mit einem ersten Verteiler 72 in Verbindung, welcher durch eine längliche Furche im mittleren Abschnitt 54 des Rumpfes 52 definiert ist. In der gleichen Weise steht eine zweite Einlaßöffnung 70 mit einem zweiten Verteiler 74 in Verbindung, welcher ebenfalls durch einen länglichen Schlitz oder Kanal im mittleren Abschnitt 54 des Rumpfes 52 definiert ist. Jeder der Verteiler 72 und 74 ist im wesentlichen parallel zu der Beschichtungsöffnung 68 und hat im wesentlichen die gleiche Breite wie diese. Darüber hinaus kann, wenn es erwünscht ist, jeder der Verteiler 72 und 74 in den oberen und unteren Abschnitten 56 und 58 der Düse anstatt im mittleren Abschnitt 54 definiert sein.
Um flüssiges Beschichtungsmaterial im Verteiler 72 in den Vorsteg 60 einzuführen, ist ein erster Flüssigkeitsdurchgangsweg oder Schaltvorsteg 76 vorgesehen. Der erste Flüssigkeitsdurchgangsweg 76 ist durch zwei kongruente Oberflächen definiert, von denen eine durch ein Vorderende 78 des mittleren Abschnitts 54 der Düse definiert ist, und die andere davon ist durch eine Verschlußeinrichtung oder ein Verschlußelement definiert, welches in der speziellen gezeigten Ausführungsform aus einem ersten Umschaltriegel 80 besteht. In der gleichen Weise steht ein zweiter Verteiler 74 mit dem Vorsteg 60 über einen zweiten Flüssigkeitsdurchgangsweg oder Schaltvorsteg 82 in Verbindung, wobei auch der zweite Flüssigkeitsdurchgangsweg oder Schaltvorsteg 82 durch zwei kongruente Flächen definiert ist, von denen eine im Vorderende 78 des mittleren Abschnitts 54 der Düse gebildet wird, und die andere davon ist durch einen zweiten Umschaltriegel 84 definiert. Erste und zweite Flüssigkeitsdurchgangswege 76 und 82 sowie die entsprechenden Umschaltriegel 80 und 84, wie auch die Verteiler 72 und 74 sind ebenfalls im wesentlichen parallel zu der Beschichtungsöffnung 68 und im wesentlichen so breit wie diese.
Ein erstes Stellelement 86 umfaßt eine Kolbenstange 88 (Fig. 5), welche einstückig am ersten Umschaltriegel 80 und einem Krafterzeuger 90 zur Erzeugung einer magnetischen, pneumatischen oder hydraulischen Kraft an der Kolbenstange 88 befestigt ist. Ein mechanisches Stellelement, wie eine asymmetrische Nocke, kann ebenfalls für diesen Zweck verwendet werden. Der Krafterzeuger 90 ist vom Doppelfunktionstyp und damit in der Lage, den Umschaltriegel 80 im oberen Rumpfabschnitt 56 der Düse zum Öffnen und Schließen des ersten Flüssigkeitsdurchgangsweges 76 nach oben oder unten zu bewegen. In der gleichen Weise umfaßt ein zweites Stellelement 92 eine Kolbenstange (nicht dargestellt) und einen Krafterzeuger 94 zum Bewegen eines zweiten Umschaltriegels 84 zwischen offenen und geschlossenen Positionen, um den Fluß von flüssigem Beschichtungsmaterial durch den zweiten Flüssigkeitsdurchgangsweg 82 zuzulassen oder zu verhindern.
Beim normalen Betrieb ist einer der Umschaltriegel 80 und 84 in einer geöffneten Stellung, während der andere in einer geschlossenen Stellung ist. Daher wird nur eines der flüssigen Beschichtungsmaterialien, welches von der Einlaßöffnung 69 oder 70 zugeführt wird, zu irgendeiner Zeit in den Vorsteg 60, den Steg 62 und die Beschichtungsöffnung 68 fließen. Darüber hinaus kann der Wechsel von einem zu dem anderen flüssigen Beschichtungsmaterial äußerst schnell durchgeführt werden, indem man die Stellungen der zwei Umschaltriegel über die Stellelemente 86 und 92 umkehrt. Mit anderen Worten, die Flüssigkeitsdurchgangswege 76 und 82 sind so ausgelegt, daß sie aufgrund des kurzen Abstandes der Bewegung der Umschaltriegel 80 und 84 sowie der schnellen Bewegung dieser Umschaltriegel, welche durch die Krafterzeuger 90 und 94 ermöglicht wird, aufschnappen und zuschnappen. Somit kann z. B. der Wechsel in einer Düse, in welcher die Flüssigkeitsdurchgangswege 76 und 82 500 bis 5000 um dick sind, in nur 0,01 bis 1,0 Sekunden stattfinden.
Fig. 5 zeigt detaillierter den Aufbau der Umschaltriegel 80 und 84. Wie es in dieser Figur gezeigt ist, besteht der Umschaltriegel 80 aus einem festen Rumpfteil 96 mit einem Vorderende 98 und einem hinteren Ende 100. Das vordere Ende 98 besteht aus einer flachen, angewinkelten Oberfläche, welche zusammen mit dem Vorderende 78 des mittleren Abschnitts 54 der Düse den ersten Flüssigkeitsdurchgangsweg 76 definiert. Darüber hinaus definiert das feste Rumpfteil 96 eine stromaufwärts angeordnete Oberfläche 102 und eine stromabwärts angeordnete Oberfläche 104, die beide parallel zueinander sowie parallel zu dem Kolben 88 sind. Bei diesem Aufbau bewegt sich der Umschaltriegel 80 gleitend in dem oberen Abschnitt 56 der Düse unter Ansprechen auf eine Betätigung des Stellelementes 86.
Das Verhältnis des Umschaltriegels 80 in Bezug auf die anderen Elemente der Düse 50 ist in Fig. 7 weiter erläutert, welche so zu verstehen ist, daß das Verhältnis des Umschaltriegels 84 zu den anderen entsprechenden Elementen in der Düse das gleiche ist. Wie es in Fig. 7 gezeigt ist, ist der Umschaltriegel 80 für eine gleitbare Bewegung in einer Richtung parallel zu den Seitenflächen 102 und 104 zum Öffnen und Schließen des ersten Flüssigkeitsdurchgangsweges 76 montiert. Darüber hinaus endet das stromabwärts angeordnete Ende 106 des Flüssigkeitsdurchgangsweges 76 am stromaufwärts angeordneten Ende 108 des Vorsteges 60. Weiterhin sind der erste Verteiler 72 und der erste Flüssigkeitsdurchgangsweg 76 miteinander durch einen ersten Verteilervorsteg 107 miteinander verbunden, wobei der erste Verteiler 72 nahe bei dem ersten Flüssigkeitsdurchgangsweg 76 angeordnet ist. Mit nahe angeordnet ist gemeint, daß sich der erste Verteiler 72 innerhalb vernünftiger Herstellungstoleranzen so nahe wie möglich bei dem ersten Flüssigkeitsdurchgangsweg 76 befindet (d. h. der erste Verteilervorsteg 107 ist so kurz wie möglich). Mit anderen Worten, der Verteiler 72 ist nicht so nahe bei dem Flüssigkeitsdurchgangsweg 76, daß eine Bearbeitung außerhalb der Spezifikation eine übermäßige Belastung auf das Vorderende des Verteilers bewirken würde, daß dieses zur Fehlfunktion der Düse 50 aufgrund von Verschleiß führen würde. Innerhalb dieser Einschränkung befindet sich der Verteiler 72 jedoch so nahe wie möglich am Flüssigkeitsdurchgangsweg 76. Darüber hinaus ist es erwünscht, daß die Umschaltriegel 80 und 84 und insbesondere die Ausgangsenden dieser Umschaltriegel so präzise wie möglich hergestellt sind, da dies zu praktisch keinen toten Punkten führt, welche an den Auslaßenden der Umschaltriegelverbindungswege 76 und 82 in dem Vorsteg 60 vorhanden sind.
Um ein Auslaufen des flüssigen Materials, welches von der Auftragsdüse 50 verarbeitet wird, zu verhindern, ist ein Dichtungssystem vorgesehen, das allgemein mit 110 bezeichnet ist. Siehe Fig. 5, 6 und 7. Das Dichtungssystem 110 umfaßt eine erste Primärdichtung 112 und eine erste Sekundärdichtung 114, von denen jede in der stromaufwärts angeordneten Oberfläche 102 des Umschaltriegels 80 definiert ist. Zwischen den primären und sekundären Dichtungen 112 und 114 ist eine Flüssigkeitsdichtung 116 angeordnet, welche mit einem Vorrat für kontinuierlich oder unterbrochen zugeführte Reinigungsflüssigkeit, wie Wasser, verbunden ist, welche mit niedrigem Druck, z. B. 0,3447 bar (5 psig), zugeführt wird und kontinuierlich durch Auslaßöffnungen, nicht dargestellt, zum Abfall abgelassen oder rezirkuliert wird. Das Dichtungssystem 110 umfaßt weiterhin eine zweite Primärdichtung 118, eine zweite Sekundärdichtung 120 und eine zweite Flüssigkeitsdichtung 122, die alle in der stromabwärts angeordneten Seitenfläche 104 des Umschaltriegels 80 definiert sind. Wie es in Fig. 6 dargestellt ist, hat jede der primären und sekundären Dichtungen die Form eines Streifens 124 aus Material, das im wesentlichen parallel zu der Beschichtungsöffnung 68 angeordnet und im wesentlichen so lang wie diese ist. Jede dieser Dichtungen besteht im Querschnitt vorzugsweise aus einem U-förmigen Teil, das aus einem flexiblen Material, wie einem Kunststoff oder Elastomer, hergestellt ist, wobei das U-förmige Teil darin ein längliches Federteil oder einen anfänglich weichen Polymerkord 126 für eine Vorspannung der Schenkel 128 und 130 des U-förmigen Teils 124 in einer nach außen gerichteten Richtung trägt. In der gezeigten Ausführungsform weist der Schenkel 130 Zähne 132 auf für einen Eingriff mit der Auflagefläche 133 des oberen Abschnitts 56 der Düse, in welchem der Umschaltriegel 80 gleitbar aufgenommen ist. Das Dichtungssystem 110 schaltet Auslaufen von flüssigen Beschichtungsmaterialien zwischen den Umschaltriegeln 80 und 84 und deren zugehörigen Düsenrumpfabschnitten im wesentlichen aus. Dies verhindert wirksam ein erzwungenes Abschalten der Düse 50 durch Aushärtung von Flüssigkeit, die in diesen Bereichen beschichtet wird, was auftreten kann, wenn druckempfindliche Klebstoffe verwendet werden.
Wie es in den Fig. 5 und 7 gezeigt ist, sind die Endflächen des Umschaltriegels 80 ebenfalls parallel zu dem Kolben 88 und in der gezeigten Ausführungsform senkrecht zu den Seitenflächen 102 und 104 des Umschaltriegels angeordnet. Der obere Düsenabschnitt 56 definiert auch zusammenpassende Oberflächen für eine gleitbare Aufnahme dieser Umschaltriegelendflächen, wobei diese zusammenpassenden Flächen ebenfalls parallel zum Kolben 88 angeordnet sind. Um ein Auslaufen von flüssigem Beschichtungsmaterial zwischen den Endflächen des Umschaltriegels 80 und den zusammenpassenden Oberflächen des oberen Düsenrumpfabschnitts 56 zu verhindern, kann das gleiche Dichtungssystem verwendet werden, wie es oben beschrieben ist. Jedoch können diese Oberflächen bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wirksam abgedichtet werden, indem man diese zusammenpassenden Oberflächen aus einem geeigneten Material herstellt, wie flachen Bögen aus faserverstärktem Teflon® oder einem Weichmetall, wie Messing oder Kupfer.
Mit dem vorgenannten Aufbau kann die Auftragsdüse einen äußerst schnellen Wechsel von einem flüssigen Beschichtungsmaterial zu dem anderen erreichen. Dies liegt teilweise an der Tatsache, daß sich die Umschaltriegel 80 und 84 durch eine Schnappfunktion nur um eine sehr kurze Distanz zwischen den offenen und geschlossenen Stellungen bewegen.
Dies liegt jedoch auch daran, daß die Flüssigkeitsverbindungswege 76 und 82 sowie die Verteiler 72 und 74 im wesentlichen parallel zu der Beschichtungsöffnung 68 angeordnet und im wesentlichen so breit wie diese sind. Wie es in den Fig. 3, 4, 5 und 6 gezeigt ist, bilden die Flüssigkeitsverbindungswege 76 und 82 in der Wirkung "Schaltvorstege" zwischen dem Vorsteg 60 und den Verteilern 72 bzw. 74. Darüber hinaus stehen die Verteiler 72 und 74 mit den Flüssigkeitsverbindungswegen 76 und 82 durch entsprechende Verteilervorstege in Verbindung, von denen einer in Fig. 7 bei 107 gezeigt ist. Wie es gut bekannt ist, erleichtern Vorstege und Verteiler, die im wesentlichen parallel zu deren zugehörigen Beschichtungsöffnungen angeordnet und im wesentlichen so breit wie diese sind, eine gleichmäßige Dosierung und Verteilung von Beschichtungsmaterialien über die gesamte Breite der zu beschichtenden Fläche. Daher fördert die Ausbildung von Flüssigkeitsverbindungswegen 76 und 82 der Düse als zusätzliche "Vorstege" einen unmittelbaren, gleich = mäßigen Fluß von Beschichtungsmaterial beim Öffnen des zugehörigen Umschaltriegels. Dies reduziert im wesentlichen die Zeit, die für den Fluß von neuem Beschichtungsmaterial benötigt wird, einen stabilen Betrieb zu erreichen, und reduziert dabei weiter die Abfallproduktion.
Noch ein weiterer Grund dafür, warum die Auftragsdüse einen schnellen Wechsel zwischen verschiedenen Beschichtungszusammensetzungen erreicht, beruht auf dem Abstand zwischen Verteilern 72 und 74, Flüssigkeitsverbindungswegen 76 und 82 und Vorsteg 60. Aufgrund dieses engen Abstands gibt es im wesentlichen keinen toten Raum, in welchem ungenutztes Beschichtungsmaterial festgehalten werden oder hinter dem es verbleiben kann. Dementsprechend wird die Stillstandszeit, die benötigt wird, um zurückgehaltenes, erhärtetes Beschichtungsmaterial aus der Düse zu entfernen, im wesentlichen eliminiert.
Ein weiteres wichtiges Merkmal der Auftragsdüse ist, daß sie relativ wartungsfrei ist. Dies liegt hauptsächlich an der Ausschaltung des Auslaufens, was wiederum auf die Aufnahme einer Anzahl verschiedener Ausgestaltungsmerkmale zurückzuführen ist, wie sie oben beschrieben sind. Zum Beispiel reduziert der enge Abstand der Verteiler und des Vorstegs zu den Durchflußverbindungswegen 76 und 82 tote Räume für den Einschluß von flüssigem Beschichtungsmaterial. Darüber hinaus verhindern sowohl das Dichtungssystem 110 als auch das oben beschriebene Endflächendichtungssystem im wesentlichen, daß flüssiges Beschichtungsmaterial zwischen den Seiten- und Endflächen der Umschaltriegel und den zusammenpassenden Flächen der zugehörigen Düsenrumpfabschnitte, in denen sie untergebracht sind, eingeschlossen wird. Zusammen ermöglichen diese Merkmale, daß die Auftragsdüse 50 in einer im wesentlichen störungsfreien Art und Weise für längere Zeiträume arbeitet, während sie gleichzeitig einen äußerst schnellen Wechsel zwischen verschiedenen Beschichtungsflüssigkeiten in einer einfachen und leichten Art und Weise zuläßt.
Fig. 9 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher die Auftragsdüse 50 mit einem Reinigungssystem zum Reinigen der Verteiler 72 und 74 als auch mit einem automatischen Steuerungssystem zum Steuern des Betriebs der Schaltdüse und des Reinigungssystems ausgestattet ist. Wie es in dieser Figur gezeigt ist, ist die erste Einlaßöffnung 69 der Düse 50 durch geeignete Leitungen mit einem Vorrat 132 eines ersten flüssigen Beschichtungsmaterials und einem Vorrat 134 an Reinigungsflüssigkeit verbunden. Steuerungsventile 136 und 138, die mit einem automatischen Steuerungsgerät (nicht dargestellt) verbunden sind, sind vorgesehen, um einen Fluß von erstem flüssigem Beschichtungsmaterial und Reinigungsflüssigkeit in Einlaßöffnungen 69 zuzulassen und zu verhindern, wenn es erwünscht ist.
Die äußeren Enden des Verteilers 72 in der in Fig. 9 gezeigten Auftragsdüse 50 sind mit Auslaßöffnungen versehen, welche durch geeignete Leitungen mit Abfallauslaßanschlüssen (nicht dargestellt) verbunden sind, wobei Steuerungsventile 140 und 142 vorgesehen sind, um den Fluß von Flüssigkeit in dem Verteiler 72 aus diesen Ausgangsanschlüssen zuzulassen und zu verhindern, wenn es erwünscht ist.
Wie in Fig. 9 dargestellt ist, ist eine zweite Einlaßöffnung 70 mit einem ähnlichen Aufbau für die Zuführung einer zweiten Beschichtungsflüssigkeit und von Reinigungsflüssigkeit zum Verteiler 74 verbunden.
Beim Betrieb bewirkt das automatische Steuerungssystem, daß erste Steilelemente 86 der Auftragsdüse 50 sowohl den Umschaltriegel 80 als auch das Steuerventil 136 öffnen, um zu ermöglichen, daß das erste flüssige Beschichtungsmaterial aus dem Vorrat 132 in und durch die Düse 50 in der oben beschriebenen Art und Weise fließt. Wenn ein Wechsel zu der zweiten Beschichtungsflüssigkeit gewünscht wird, bewirkt das automatische Steuerungssystem, daß die ersten Stellelemente 86 den Umschaltriegel 80 so bewegen, daß der erste Flüssigkeitsverbindungsweg 76 geschlossen wird. Gleichzeitig bewirkt das automatische Steuerungssystem, daß zweite Stellelemente 92 den Umschaltriegel 84 so bewegen, daß der zweite Flüssigkeitsverbindungsweg 82 geöffnet wird. Zum im wesentlichen gleichen Zeitpunkt wird das Steuerungsventil 136 geschlossen, um den Fluß von erster Beschichtungsflüssigkeit in die Düse 50 zu stoppen, und der Fluß der zweiten Beschichtungsflüssigkeit in die Düse 50 beginnt durch Öffnen des entsprechenden Steuerungsventils, das mit dem Vorrat an zweiter Beschichtungsflüssigkeit verbunden ist.
Zum im wesentlichen gleichen Zeitpunkt wird das Reinigungssystem der Vorrichtung ausgelöst, um flüssiges Beschichtungsmaterial aus dem Verteiler 72 zu entfernen. Dies wird durch das automatische Steuerungssystem erreicht, welches die Steuerungsventile 138, 140 und 142 öffnet. Infolgedessen fließt Reinigungslösung aus dem Vorrat 134 in den Verteiler 72 aus der ersten Einlaßöffnung 69 und anschließend aus dem Verteiler 72 von den zwei Ausgangsanschlüssen, die an seinen äußeren Enden angeordnet sind. Nach einem geeigneten Zeitraum wird der Fluß der Reinigungsflüssigkeit durch das automatische Steuerungssystem beendet, welches die Steuerungsventile 138, 140 und 142 schließt, um den Reinigungsvorgang abzuschließen. Wenn es erwünscht ist, den Betrieb der Auftragsdüse zurück zu der ersten Beschichtungsflüssigkeit zu schalten, wird der oben beschriebene Vorgang in umgekehrter Weise durchgeführt, wobei der Verteiler 74 dann gereinigt wird, während der Verteiler 72 in einem Betriebsmodus für die Zuführung der ersten Beschichtungsflüssigkeit zu der Fläche, die beschichtet wird, ist.
Ein besonderer Vorteil der erfinderischen Auftragsdüse, die mit einem Reinigungssystem ausgestattet ist, wie es in Fig. 9 dargestellt ist, besteht darin, daß gegenüber früheren Systemen ein viel höheres Maß an Flexibilität möglich ist. Dies liegt daran, daß eine dritte Beschichtungsflüssigkeit, die sich von der ersten und der zweiten unterscheidet, in den nicht in Betrieb befindlichen Kanal der Düse eingeführt werden kann, nachdem dieser gereinigt worden ist und während sich der andere Kanal der Düse noch im Betrieb befindet. Somit wird deutlich, daß die Auftragsdüse, wenn sie mit einem Reinigungssystem ausgestattet ist, wie es in Fig. 9 dargestellt ist, 3, 4 oder tatsächlich eine unbegrenzte Anzahl verschiedener Beschichtungsmaterialien ohne Abschalten zwischen aufeinanderfolgenden Beschichtungsdurchläufen verarbeiten kann.
Obwohl oben nur wenige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, sollte klar sein, daß viele Modifikationen durchgeführt werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Zum Beispiel kann die erfinderische Auftragsdüse mit einem Heizelement und/oder Kanälen zur Aufnahme und für den Fluß einer Wärmeüberträgerflüssigkeit sowie mit einem zugehörigen Temperatursteuerungssystem zur Steuerung der Temperatur des flüssigen Beschichtungsmaterials, welches in der Düse verarbeitet wird, ausgestattet sein. Darüber hinaus kann das Steuerungssystem der Düse so ausgelegt sein, daß die Umschaltriegel 80 und 82 zu leicht unterschiedlichen Zeiten während jedes Wechsels bewegt werden, da dies in verschiedenen Fällen eine vorteilhafte Wirkung haben oder ein vorteilhaftes Betriebsverhalten bewirken kann. Das Steuerungssystem kann auch so aufgebaut sein, daß es erlaubt, daß beide Umschaltriegel zur gleichen Zeit offen oder beide geschlossen sind. Dies würde nicht nur erlauben, daß mehrere Lagen aus flüssigen Beschichtungen gleichzeitig aufgetragen werden, sondern würde auch das Reinigen und Spülen der Düse erleichtern. Sämtliche dieser Modifikationen sollen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung enthalten sein, welche nur durch die nachfolgenden Patentansprüche beschränkt sein soll:

Claims

1. Düse zum abwechselnden Abscheiden mehrerer flüssiger Materialien auf der Oberfläche einer sich bewegenden Fläche zur Ausbildung einer gleichmäßigen Beschichtungslage darauf, wobei die Düse

eine Düsenplatte, welche erste und zweite Einlaßöffnungen definiert, eine längliche Beschichtungsöffnung und erste und zweite Flüssigkeitsdurchgänge, welche zwischen der Beschichtungsöffnung und der ersten bzw. zweiten Flüssigkeitseinlaßöffnung kommunizieren, und

Verschlußeinrichtungen zum abwechselnden Schließen der ersten und zweiten Flüssigkeitsdurchgänge aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtungen über den ersten und zweiten Flüssigkeitsdurchgängen angeordnet sind, die Verschlußeinrichtungen wenigstens zwei Verschlußelemente mit wenigstens einer gleitbaren Fläche aufweisen, welche für eine lineare, gleitende Hin- und Herbewegung in einem Winkel zu den ersten und zweiten Flüssigkeitsdurchgängen in der Düsenplatte angebracht sind, und das Verschlußelement Dichtmittel auf wenigstens einer gleitbaren Oberfläche davon zur Verhinderung, daß flüssige Materialien aus der Düse auslaufen, umfaßt.

2. Düse nach Anspruch 1, wobei die Verschlußelemente Umschaltriegel sind, welche im allgemeinen parallel zu der Beschichtungsöffnung angeordnet sind und wobei die Länge der Umschaltriegel im wesentlichen die gleiche ist, wie die Länge der Beschichtungsöffnung.

3. Düse nach Anspruch 2, wobei das Dichtmittel die Länge der Umschaltriegel überspannt.

4. Düse nach Anspruch 3, wobei das Dichtmittel eine erste Dichtung umfaßt, welche aus wenigstens einem Streifen aus komprimierbarem Material besteht.

5. Düse zum abwechselnden Abscheiden mehrerer flüssiger Materialien auf der Oberfläche einer sich bewegenden Fläche zur Ausbildung einer gleichmäßigen Beschichtungslage darauf, wobei die Düse

eine Düsenplatte, welche erste und zweite Einlaßöffnungen definiert, eine längliche Beschichtungsöffnung und erste und zweite Flüssigkeitsdurchgänge, welche zwischen der Beschichtungsöffnung und der ersten bzw. zweiten Einlaßöffnung kommunizieren, und

Verschlußeinrichtungen zum abwechselnden Schließen der ersten und zweiten Flüssigkeitsdurchgänge aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung über den ersten und zweiten Durchgängen angeordnet sind, ein erstes Verschlußelement zum Verschließen des ersten Durchgangs und ein zweites Verschlußelement zum Verschließen des zweiten Durchgangs aufweist, jedes der Verschlußelemente in der Düsenplatte gleitend bewegbar ist und

einen Umschaltriegel aufweist, der allgemein parallel zu der länglichen Beschichtungsöffnung angeordnet ist und eine Länge hat, die im wesentlichen gleich ist, wie die Länge der länglichen Beschichtungsöffnung, und Dichtmittel umfaßt,

welche wenigstens einen Streifen aus flexiblem Material aufweisen, das die Länge des Umschaltriegels an wenigstens einer gleitbaren Oberfläche davon zur Verhinderung, daß die ersten und zweiten flüssigen Materialien aus der Düse auslaufen, überspannt, aufweist.

6. Düse nach Anspruch 5, wobei jeder Umschaltriegel so konstruiert ist, daß er zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung gleitend bewegbar ist, wobei jeder der Umschaltriegel eine erste Dichtung, die aus einem ersten Streifen aus komprimierbarem Material besteht, eine zweite Dichtung, die aus einem zweiten Streifen aus komprimierbarem Material besteht, und eine Flüssigkeitsdichtung dazwischen aufweist.

7. Düse nach Anspruch 6, wobei jedes der Verschlußelemente zwei gleitbare Hauptflächen im wesentlichen parallel zu der Beschichtungsöffnung aufweist, wobei jede der gleitbaren Hauptflächen mit ersten, zweiten und Flüssigkeitsdichtungen versehen ist, welche sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Umschaltriegels erstrecken.

8. Düse nach Anspruch 7, wobei wenigstens eine der ersten und zweiten Dichtungen einen Streifen aus flexiblem Kunststoff oder elastischem Material aufweist, welcher einen U- förmigen Querschnitt und einen komprimierbaren Streifen, welcher in der Einfassung, welche von dem U-förmigen Querschnitt gebildet wird, gehalten wird, aufweist.

9. Düse nach Anspruch 1, wobei das Verschlußelement Umschaltriegel aufweist, welche gleitbar zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung bewegbar sind, wobei die Umschaltriegel wenigstens eine der gleitbaren Flächen haben, wobei die gleitbare Fläche mit einer ersten Dichtung, die einen ersten Streifen aus komprimierbarem Material umfaßt, einer zweiten Dichtung, die einen zweiten Streifen aus komprimierbarem Material umfaßt, und dazwischen mit einer Flüssigkeitsdichtung versehen ist.

10. Düse nach Anspruch 9, wobei die Umschaltriegel allgemein parallel zu der Beschichtungsöffnung angeordnet sind, die Länge der Umschaltriegel im wesentlichen die gleiche ist, wie die Länge der Beschichtungsöffnung, und die Umschaltriegel zwei gleitbare Flächen im wesentlichen parallel zu der Beschichtungsöffnung aufweisen, wobei jede der gleitbaren Flächen mit ersten, zweiten und Flüssigkeitsdichtungen versehen ist, welche sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Umschaltriegel erstrecken.

11. Düse nach Anspruch 10, wobei wenigstens eine der ersten und zweiten Dichtungen einen Streifen aus flexiblem Kunststoff oder elastischem Material aufweist, welche einen U- förmigen Querschnitt und einen komprimierbaren Streifen, welcher in einer Einfassung, die von dem U-förmigen Querschnitt gebildet wird, gehalten wird, hat.