Die vorliegende Erfindung betrifft eine Auftragsdüse für viskose Klebstoffe mit einem Düsengehäuse, das einen Innenraum umfasst, mit einer Auftragskante, entlang welcher mehrere Düsenöffnungen angeordnet sind, und mit mindestens einer Zulauföffnung, die der Auftragskante gegenüberliegt, wobei sich der Innenraum des Düsengehäuses von der Zulauföffnung zu den Düsenöffnungen hin, in Richtung der Auftragskante gesehen, erweitert, und wobei in dem Innenraum des Düsengehäuses Mittel vorgesehen sind, um den Klebstoff von der Zulauföffnung zu den Düsenöffnungen hin zu führen.
Genauer gesagt betrifft die Erfindung spezielle Düsen, mit denen hoch viskose Klebstoffe als Mehrfach-Strang in Rippenform oder als Film mit aufgeprägten Rippen auf ein flächiges Substrat aufgetragen werden können. Die jeweilige Auftragsdüse wird in Verbindung mit handelsüblichen oder besonderen Auftragsgeräten benutzt. Die Zuführung des Klebstoffs kann dabei durch Klebstoff enthaltende Kartuschen oder Schlauchbeutel erfolgen. Denkbar ist auch eine Zuführung aus einem separaten Vorratsbehälter mittels geeigneten Rohrleitungen oder Schläuchen oder Kombinationen daraus.
Bodenbeläge und Parkett werden häufig vollflächig auf einen Boden geklebt. Dazu werden die Bodenbelags- oder Parkettklebstoffe normalerweise in pastöser Form auf den Unterboden aufgebracht und dann mit einer so genannten Zahnspachtel auf dem Unterboden vollflächig verteilt.
Ein solcher Holzfußboden ist beispielsweise in der
Aufgrund der Kerben der Zahnspachtel und der Handhaltung des Verlegers ergibt sich eine bestimmte spezifische Auftragsmenge und auf dem Unterboden ein Rippenmuster, das nach Aufbringen des Bodenbelages oder Parketts an vielen Stellen zerdrückt wird, häufig aber auch - bei Unebenheiten im Unterboden bzw. Belag - Stege zwischen dem Untergrund und dem Bodenbelag bzw. Parkett bildet.
Um die Verarbeitung der genannten Klebstoffe mit hohen Viskositäten bzw. Fließgrenzen möglich zu machen, liegt die Nutzung von Kartuschen- bzw. Schlauchbeutel-Auspresspistolen nahe. Diese sind insbesondere beim Auftrag von Dichtstoffen üblich und leicht erhältlich. Dafür werden üblicherweise Düsen mit einer Öffnung verwendet und der Dichtstoff wird damit als quasi eindimensionaler Strang aufgetragen, wie dies die
Bodenbelags- und Parkett-Klebstoffe werden jedoch "flächig" aufgetragen und daher wird eine Düse mit mehreren Öffnungen benötigt, die ein Klebstoffmuster auf dem Substrat erzeugt, das gleich oder ähnlich dem ist, das mit einer normalen Zahnspachtel erzeugt wird.
Düsen zum Auftragen von Klebstoff in mehreren Strängen werden zum Beispiel in der
In der
Die
Aus
Allen Vorrichtungen ist gemeinsam, dass an einem Vorratsbehälter für den Klebstoff eine Düse mit mehreren Austragsöffnungen angebracht ist. Der Vorratsbehälter kann z.B. aus einer Kartusche oder einem Zylinder zur Aufnahme von Folienschlauchbeuteln bestehen. Der Klebstoff wird dabei durch die Düse mittels Druckluft, mechanisch oder elektrisch, ausgetragen. Dadurch wird das Auftragen sauberer und besonders bei hoch viskosen Klebstoffen gelenkschonender, insbesondere für die Hand- und Kniegelenke.
Bei vielen Klebstoffen wird eine hohe Anfangshaftung nach dem Fügen der Substrate gewünscht. In vielen Fällen kann die Anfangshaftung unter anderem durch eine Veränderung der Rheologie erzielt werden, insbesondere indem das Produkt höher viskos bzw. mit einer höheren Fließgrenze rezeptiert wird. Solche Veränderungen der Rheologie führen jedoch dazu, dass das vom Verarbeiter mit einer üblichen Zahnspachtel durchgeführte "Verstreichen" als "schwer" bezeichnet wird und zu einer erheblichen Belastung der jeweiligen führenden Hand bzw. Arms führt. Solche hohen Viskositäten bzw. Fließgrenzen werden daher vom Verarbeiter in der Regel abgelehnt und sind daher am Markt nicht erhältlich.
Die Apparaturen des gegenwärtigen Standes der Technik besitzen dabei Düsen, in denen vom Klebstoffvorratsbehälter strahlenförmig mehrere Kanäle abgehen, die in den Auslassöffnungen münden. Aus der Geometrie der Kanäle bei der Verteilung auf die einzelnen Auslassöffnungen ergeben sich unterschiedliche Fließwege des Klebstoffes. Dies führt zu einem unregelmäßigen Klebstoffauftrag, welcher vom Verarbeiter durch Verschließen einzelner Auslassöffnungen manipuliert werden kann, wodurch eine uneinheitliche Verklebung resultieren kann. Des Weiteren haben die Auslassöffnungen einen runden Querschnitt, was zu einem entsprechenden Querschnitt der Stränge führt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Auftragsdüse anzugeben, die ein gleichmäßiges Auftragen von parallelen Klebstoffsträngen ermöglicht, insbesondere hinsichtlich der zeitlich aus jeder Auftragsdüse austretenden Klebstoffmenge.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Auftragsdüse für viskose Klebstoffe mit den eingangs genannten Merkmalen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mittel mindestens einen Strömungskörper umfassen, der eine Anströmkante und eine Abrisskante aufweist und derart ausgerichtet ist, dass er, von dem Volumenstrom des Klebstoffs allseitig umströmt, den Volumenstrom des Klebstoffs unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Strömungswege von der Zulauföffnung zu den einzelnen Düsenöffnungen hin gleichmäßig aufteilt.
Für die eingangs beschriebenen Anwendungsfälle hat sich gezeigt, dass beim Auftrag des Klebstoffs mit einer Zahnspachtel Scherraten im Bereich von 1 bis 10 1/sec erreicht werden. Klebstoffe mit einer Viskosität von 80 Pa·s bei Scherrate 5 1/sec können gerade noch per Hand mittels Zahnspachtel aufgetragen werden. Das Gerät und die Düse sind daher besonders geeignet für den Auftrag höher viskoser Klebstoffe, die insbesondere Vorteile bei der Anfangshaftung bieten. Eine hohe Anfangshaftung wird, wie bei jeder anderen Verklebung auch, gewünscht.
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Düse ist die aufgetragene Klebstoffmenge bei den einzelnen Strängen über die ganze Breite der Düse konstant.
Der Hohlraum im Inneren der Düse ist durch mindestens einen Strömungskörper, vorzugsweise jedoch durch mehrere, unterschiedlich große Strömungskörper, unterbrochen, durch deren Umströmen der vorbeiströmende Klebstoff gleichmäßig auf die Austragsöffnungen verteilt wird.
In einer Ausführungsform kann die Düse dreieckige oder viereckige Öffnungen besitzen, so dass beim Auftragen des Klebstoffes freistehende Klebstoffstränge mit dreieckigem oder viereckigem Querschnitt entstehen.
Für die Verklebung von Fliesen sind die Auslassöffnungen viereckig zu wählen.
Die Ecken der Auslassöffnungen können einen Rundungsradius besitzen.
Die Kanten der Auslassöffnungen müssen nicht gerade sein, sondern können auch gebogen sein. Da die Klebstoffmasse nach Austritt aus der Düse teilweise expandieren oder kontrahieren kann, entstehen bei geraden Kanten der Auslassöffnung konvexe Kanten an den Klebstoffsträngen, was ausgeglichen werden kann, wenn die Auslassöffnungen konkave Kanten besitzen.
Die Auftragsdüse kann Teil eines Gerätes mit mindestens einem Klebstoffbehälter sein, an dem diese Auftragsdüse aufgesetzt ist.
Die Auftragsdüse eignet sich auch für Geräte, die einen Zweikomponentenklebstoff auftragen, der in oder vor der Düse gemischt wird.
Eine solche Auftragsdüse kann in Verbindung mit einem Behälter so angeordnet werden, dass Behälter und Auftragsdüse gegeneinander gedreht werden können, so dass eine individuelle Arbeitsposition einstellbar ist.
Die Auftragsdüse, wie sie hier beschrieben ist, eignet sich insbesondere für Klebstoffviskositäten größer 80 Pa·s bei einer Scherrate von 5 1/sec
Vorzugsweise sollten die Strömungskörper den Volumenstrom des Klebstoffs derart aufteilen, dass aus den einzelnen Düsenöffnungen gleiche Klebstoffmengen pro Zeiteinheit austreten. Gleichzeitig können bestimmte Strömungskörper auch dazu dienen, den Klebstoff gut zu durchmischen, insbesondere dann, wenn es sich um einen Zweikomponenten-Klebstoff handelt, wie er vielfach eingesetzt wird.
Es hat sich gezeigt, dass ein bevorzugter Querschnitt für die Strömungskörper, in Strömungsrichtung des Klebstoffs gesehen, ein ovaler oder elliptischer Querschnitt ist. Diese Strömungskörper sollten derart in dem Düsengehäuse ausgerichtet sein, dass sie von dem Klebstoff auf der schmalen Seite angeströmt werden. Ein solcher Querschnitt gewährleistet eine optimale Führung des Klebstoffstroms, ohne dass wesentliche tote Zonen, insbesondere auf der Strömungsabrissseite der Strömungskörper, entstehen.
In manchen Fällen kann ein tropfenförmiger Querschnitt der Strömungskörper, in Strömungsrichtung des Klebstoffs gesehen, von Vorteil sein, wobei die Strömungskörper derart ausgerichtet sein sollten, dass sie von dem Klebstoff auf der abgerundeten Seite angeströmt werden.
In dem Düsengehäuse sollten mindestens zwei Strömungskörper angeordnet sein, die über den Gehäuseinnenraum verteilt sind.
Noch bevorzugter ist eine Anordnung aus Strömungskörpern mit unterschiedlich großen Querschnittsflächen. Strömungskörper mit größerer Querschnittsfläche werden dann in der Mitte des Innenraums des Düsengehäuses, bezogen auf die Auftragskante, angeordnet.
Für eine optimierte Führung des Klebstoffes von der Zulauföffnung zu der Reihe der Düsenöffnungen sollte eine Vielzahl von Strömungskörpern vorgesehen werden, die, in Strömungsrichtung des Klebstoffs gesehen, in mehreren Reihen gestaffelt sind.
Hierbei sollten die Strömungskörper in Reihen mit einer geringeren Anzahl von Strömungskörpern mit großem Querschnitt zu einer größeren Anzahl von Strömungskörpern mit kleinem Querschnitt gestaffelt werden, wobei die Strömungskörper mit großem Querschnitt näher zu der Zulauföffnung angeordnet sind und die Strömungskörper mit kleinem Querschnitt näher zu den Düsenöffnungen angeordnet sind.
Weiterhin sollten die Strömungskörper der einzelnen Reihen, in Richtung der Strömungsrichtung des Klebstoffs gesehen, versetzt zueinander angeordnet sein, so dass der Klebstoffstrom, nachdem er durch den Zwischenraum zwischen zwei Strömungskörpern geströmt ist, auf mindestens einen weiteren Strömungskörper trifft, der ihn wiederum in mindestens zwei Teilströme aufteilt.
Der dreieckige Querschnitt erleichtert das Einlegen und Andrücken der Parkettstäbe, insbesondere wenn sie Nut- und Federverbindung haben.
Wie Eingangs beschrieben, soll mit solchen Auftragsdüsen ein gleichmäßiges Klebstoffbett aus parallelen Klebstoffstreifen auf eine Klebefläche aufgetragen werden. Diese Klebstoffstränge werden ggf. dann beim Verkleben eines Bauteils im Bereich der Klebefläche zerdrückt. Vorteilhaft kann sein, dass zwischen den Klebstoffsträngen ein dünner Klebstofffilm vorhanden ist. so dass dadurch die gesamte Fläche beschichtet ist und diese Beschichtung als Wasserdampfbarriere wirkt, so dass das Holz vor zu starker Quellung durch Verdunsten von Wasser aus einem zu feuchten Estrich geschützt ist. Um dies zu erreichen, sind benachbarte Düsenöffnungen durch einen schmalen Düsenspalt verbunden, der eine bestimmte Spalthöhe aufweist. Über diesen Spalt wird dann eine geringe Klebstoffmenge in der Art eines Klebstofffilms auch zwischen den Klebstoffsträngen aufgetragen. Dieser zwischen den Klebstoffsträngen gebildete dünne Klebstofffilm wirkt darüber hinaus nach der Durchhärtung als Wasserdampfbarriere. Versuche haben gezeigt, dass dieser Effekt auch ohne einen definierten Spalt dann erreicht werden kann, wenn man die beiden Hälften nicht ganz so fest miteinander verschraubt.
Bei einem dreieckigen Auslassquerschnitt der Düsenöffnungen werden die einzelnen Düsenöffnungen über einen solchen Düsenspalt an ihrer breiteren Unterkante miteinander verbunden.
In Bezug auf das Düsengehäuse der Auftragsdüse sollte an der Seite, die die Unterseite bildet, eine Auftragskante ausgebildet sein, mit der die Auftragsdüse entlang einer Auftragsfläche geführt wird. Der vorstehend beschriebene Düsenspalt wird dann auf dieser Seite, die die Auftragskante bildet, angeordnet.
Für einen einfach handhabbaren Aufbau sollte das Düsengehäuse aus mindestens einem Oberteil und einem Unterteil aufgebaut sein.
Bei einem solchen Aufbau liegen das Oberteil und das Unterteil entlang der Düsenöffnungen aufeinander. Dadurch ergibt sich auch die Möglichkeit, dass die Düsenöffnungen in Form von Schlitzen entweder in dem Oberteil oder dem Unterteil ausgebildet werden können und dass das jeweils andere Teil die Schlitze abdeckt, so dass sich die Düsenöffnungen ergeben.
Eine geeignete Dimensionierung der Strömungskörper mit ovalem oder elliptischem Querschnitt ergibt sich dann, wenn das Verhältnis der kleinen Achse zu der großen Achse der Querschnitte der Strömungskörper zwischen 1:1 und 1:20, bevorzugt zwischen 1:2 und 1:15, ganz besonders bevorzugt zwischen 1:3 und 1:5, liegt.
Es hat sich gezeigt, dass die Wirkung von elliptischen oder ovalen Strömungskörpern optimal durch den Unterschied der beiden Halbachsen des Querschnitts wird.
Die ideale Ausgestaltung der Form der Strömungskörper, vorzugsweise der elliptischen Querschnitte der Strömungskörper, sowie deren Staffelung in Strömungsrichtung des Klebstoffs gesehen, hängt von der Geometrie des Innenraums des Düsengehäuses ab, insbesondere davon, wie stark sich das Düsengehäuse von der Zulauföffnung zu den Düsenöffnungen hin erweitert.
Zusätzlich zu den Strömungskörpern kann zumindest ein Teil der Innenraum-Fläche des Düsengehäuses mit einer Rillenstruktur versehen werden. Durch diese zusätzlichen Rillen kann die Strömung des Klebstoffs in der Düse beeinflusst werden, unter anderem kann das Durchmischen des Klebstoffs unterstützt werden.
Die Strömungskörper können gleichzeitig die Funktion von Distanzteilen zwischen Oberteil und Unterteil des Düsengehäuses übernehmen. Oberteil und Unterteil des Düsengehäuses können im Bereich solcher als Distanzteile dienender Strömungskörper miteinander verschraubt oder anders verbunden werden.
Erfindungsgemäß ist in dem Innenraum der Auftragsdüse vor den Düsenöffnungen ein Sieb angeordnet. Dieses Sieb dient dazu, Granulat, das in einem Klebstoff enthalten ist, so zu führen und zu separieren, dass dieses Granulat nur in einem zur Auftragskante hin liegenden Bereich austritt. Ein solches Sieb wird bevorzugt bei einer Auftragsdüse eingesetzt, die zwischen den einzelnen Düsenöffnungen einen Düsenspalt aufweist, wie dies vorstehend beschrieben ist. In Verbindung mit einem solchen Düsenspalt wird das Granulat so geführt, dass dieses Granulat nur den Düsenspalt passieren kann. Die gebildeten Klebstoffstränge sind dann im oberen Bereich frei von diesem Granulatanteil. Allerdings wird in Verbindung mit einem Sieb der Spalt mindestens auf den Durchmesser des Granulats eingestellt.
Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen erläutert.
Die Auftragsdüse, die in
Diese Auftragsdüse umfasst ein Düsengehäuse 1 mit einem Oberteil 2 und einem Unterteil 3. Oberteil 2 und Unterteil 3 sind in einer vergrößerten Ansicht, jeweils mit Sicht auf die Innenseite, in den
Oberteil 2 und Unterteil 3 umschließen einen Innenraum 4. Die gesamte Auftragsdüse besitzt in der Draufsicht eine dreieckige oder trapezartige Form mit einer Zulauföffnung 5 an der schmalen Seite.
An der breiten Seite des Unterteils 3 ist eine Auftragskante 6 ausgebildet, die eine glatte, im Querschnitt gesehene spitz zulaufende Form besitzt. Die entsprechende Kante 7 des Oberteils 2 ist mit V-förmigen Ausschnitten 8 versehen, die dann, wenn Oberteil 2 und Unterteil 3 zusammengefügt sind, dreieckförmige Düsenöffnungen ergeben.
Wie die
Anhand der
In dem Innenraum 4 des Düsengehäuses 1 sind mehrere Strömungskörper 9, 10 und 11 vorhanden, die einen ovalen bzw. elliptischen Querschnitt aufweisen. Diese Strömungskörper weisen jeweils eine Anströmkante 12 und eine Abrisskante 13 an den schmalen Enden auf. Sie sind derart in dem Innenraum 4 ausgerichtet, dass die große Achse 14 des elliptischen Querschnitts der Strömungskörper 9, 10 und 11, die zur Veranschaulichung in
Der elliptische oder ovale Querschnitt der Strömungskörper 9, 10 und 11 stellt sicher, dass eine gleichmäßige Umströmung der Strömungskörper vorhanden ist.
Die jeweiligen Strömungskörper 9, 10 und 11, die einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen, sind, quer zur Strömungsrichtung des Klebstoffs, die mit einem Pfeil 15 angedeutet ist, in Reihen angeordnet, wobei die erste Reihe den Strömungskörper 9 mit dem größten Querschnitt umfasst, gefolgt durch die Reihe mit den Strömungskörpern 10 mit einem mittelgroßen Querschnitt und der Reihe der Strömungskörper 11 mit den kleinsten Querschnittsabmessungen. Weiterhin ist in der ersten Reihe nur ein Strömungskörper 9 vorhanden, während die zweite Reihe zwei Strömungskörper 10 umfasst und die dritte Reihe sieben Strömungskörper 11 aufweist. Weiterhin sind die Strömungskörper 9, 10 und 11 der aufeinander folgenden Reihen so gestaffelt, dass sie quer zur Strömungsrichtung (Pfeil 15) zueinander versetzt sind.
Die Strömungskörper 9, 10 und 11 stellen sicher, dass der Volumenstrom des über die Zulauföffnung 5 in den Innenraum 4 eintretenden Klebstoffs über den sich öffnenden Querschnitt gleichmäßig zu den Düsenöffnungen 8 hin verteilt wird. Das bedeutet, der Klebstoff wird an dem Strömungskörper 9 geteilt, strömt zu den beiden Strömungskörpern 10 der darauf folgenden Reihe und wird dort wiederum in vier Klebstoffströme zu den Strömungskörpern 11 der letzten Reihe hin aufgeteilt.
Die Anzahl der einzelnen Strömungskörper 9, 10 und 11 in den verschiedenen Reihen ist nur beispielhaft dargestellt und muss den jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden. Durch die geeignete Wahl der Anzahl der Strömungskörper sowie der Querschnittsdimensionen kann erreicht werden, dass zeitlich gesehen durch die Düsenöffnungen 8 gleiche Volumenmengen an Klebstoff austreten.
An der Einlassöffnung ist das Verhältnis von Breite zu Länge der Ellipse des Querschnitts des Strömungskörpers 9 größer, da dort der eintretende Klebstoffstrom zunächst zu den Seiten verteilt wird, um dort einen höheren Druck aufzubauen. Die Strömungskörper 10 in der nächsten Reihe sind dann versetzt angeordnet, so dass dort erneut der ankommende Klebstoffstrom geteilt wird. Die Strömungskörper 11 in der dritten Reihe sind aus demselben Grund in den Zwischenräumen der vorhergehenden Reihe angeordnet. Die Auslassöffnungen 8 befinden sich zwischen den Strömungskörpern 11, d. h. die Strömungskörper 11 befinden sich nicht unmittelbar vor einer Auslassöffnung 8, sondern zwischen diesen.
Wie bereits vorstehend erwähnt sollten die Querschnittsdimensionen der Strömungskörper 9, 10 und 11 so gewählt werden, dass sich ein Verhältnis von kleiner Halbachse, in
Wie die
Wie die Ansichten des Oberteils 2 der
Auf der Oberseite des Oberteils 2 ist eine Abdeckung 18 aufgesetzt, die an ihrem vorderen Ende eine Abdeckleiste 19 umfasst. Diese Abdeckung 18 ist an dem Oberteil 2 mittels der Schraubelemente 17 gehalten. Die Abdeckleiste 19 ist so dimensioniert und ausgerichtet, dass sie die Oberseite der Kante 7 mit den V-förmigen Ausschnitten 8 abdeckt. Eine entsprechende Abdeckung 20 mit einer Abdeckleiste 21 kann auf die Außenseite des Unterteils 3 aufgesetzt sein derart, dass die Abdeckleiste 21 der Auftragskante 6 zugeordnet ist. Zumindest die Abdeckleiste 21 kann aus einem flexiblen Material gebildet sein, damit sie sich beim Auftragen des Klebstoffs der Form der Auftragsfläche anpassen kann.
Als zusätzliche Sicherung für den Zusammenhalt von Oberteil 2 und Unterteil 3 kann auf das hintere rohrförmige Ende 22 von Oberteil 2 und Unterteil 3 ein Anschlussstutzen 23 aufgesteckt werden, der sich nach Art eines Bajonettverschlusses mit einem Zapfen 24 und einer Nutführung 25 verriegelt. Zapfen 24 und Nutführung 25 können auch umgekehrt dem Anschlussstutzen 23 bzw. dem rohrförmigen Ende 22 zugeordnet werden.
Die Innenflächen des Düsengehäuses 1 können mit einer Rillenstruktur versehen sein. Solche Rillen 39 sind beispielsweise auf der Innenfläche des Oberteils 2 der
Eine beispielhafte Dimensionierung der Auftragsdüse, wie sie in
Wie die
Der Abstand 28 der Mitte des Strömungskörpers 9 mit elliptischem Querschnitt von der Auftragskante 6 beträgt 80 mm, der Abstand 29 der Mitte der Strömungskörper 10 von der Auftragskante 6 beträgt 50 mm und der Abstand 30 der Mitte der Strömungskörper 11 von der Auftragskante 6 beträgt etwa 30 mm.
Die Achsenverhältnisse des elliptischen Querschnitts der Strömungskörper 9, 10 und 11 jeweils der großen Halbachse 14 zu der kleinen Halbachse 16, wie sie in
Der Abstand 31 der Mitten der beiden mittleren Strömungskörper 10 zueinander beträgt etwa 85 mm, während der Abstand 32 benachbarter Strömungskörper 11 etwa 28 mm beträgt.
Die vorstehend angegebenen Dimensionen sind Richtwerte, die bei anderen Dimensionen der Auftragsdüse entsprechend im Verhältnis vergrößert oder verkleinert werden können.
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