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Dokumentenidentifikation DE69913329T2 21.10.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001071519
Titel SEGMENTIERTE DOSIERVORRICHTUNG FÜR SCHMELZKLEBER ODER ANDERE POLYMERSCHMELZE
Anmelder Nordson Corp., Westlake, Ohio, US
Erfinder ALLEN, A., Martin, Dawsonville, US
Vertreter P.E. Meissner und Kollegen, 14199 Berlin
DE-Aktenzeichen 69913329
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 20.04.1999
EP-Aktenzeichen 999187354
WO-Anmeldetag 20.04.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/US99/08717
WO-Veröffentlichungsnummer 0099054055
WO-Veröffentlichungsdatum 28.10.1999
EP-Offenlegungsdatum 31.01.2001
EP date of grant 03.12.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.10.2004
IPC-Hauptklasse B05C 5/02
IPC-Nebenklasse B05C 11/10   B05B 7/08   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Das Auftragen von Schmelzklebstoffen auf Substrate durch faserbildende Düsen ist in verschiedenen Anwendungen verwendet worden, die Windeln, Monatsbinden, chirurgische Tücher und dergleichen einschließen. Diese Technologie ist aus der Anwendung linearer Wulste, wie denen, die in US-Patent Nr. 4,687,137 offenbart sind, zu luftunterstütztem Auftragen, wie dem, das in US-Patent Nr. 4,891,249 offenbart ist, zu Spiralauftragen, wie dem, das in US-Patent Nr. 4,949,668 und 4,983,109 offenbart ist, entwickelt worden. Vor kurzem sind Schmelzblasdüsen zum Auftragen von Schmelzklebstoffen angepasst worden (siehe US-Patent Nr. 5,145,689). Wie der Begriff „Faserbildung" nahelegt, bezieht er sich auf ein Verfahren, wobei eine thermoplastische Schmelze zu Fasern extrudiert wird und zu Fasern umgesetzt wird.

Modulare Düsen sind entwickelt worden, um dem Benutzer beim Auswählen der wirksamen Länge der faserbildenden Düse Flexibilität bereitzustellen. Für kurze Düsenlängen müssen nur einige Module am Verteilerblock montiert werden (siehe US-Patent Nr. 5,618,566). Längere Düsen können durch Hinzufügen von mehr Modulen zum Verteiler erreicht werden. US-Patent Nr. 5,728,219 lehrt, dass die Module mit verschiedenen Arten von Düsenspitzen oder Düsen bereitgestellt werden können, um die Auswahl nicht nur der Düsenlänge sondern auch des Auftragungsmusters zu ermöglichen.

US-Patent Nr. 5,236,641 offenbart eine Dosiervorrichtung, welche eine Mehrzahl von Dosierpumpen umfasst, welche das Polymer zu verschiedenen Regionen einer einzelnen verlängerten Düsenspitze zuführt. Die Spitze ist an einem einzelnen Polymerverteiler montiert, welcher eine Mehrzahl von Seite-an-Seite-Fließkanälen aufweist, welche eine vorherbestimmte Anzahl an Öffnungen der Spitze versorgen. Jede Pumpe führt einem einzelnen Kanal das Polymer zu. Die Pumpen können an- oder ausgeschaltet werden, so dass der Polymerfluss zu einigen der Öffnungen der integralen Langspitze unterbrochen werden kann. Bei dieser Ausführung ist die Länge der Düse nicht variabel, weil der Verteiler und die Düsenspitze von festgelegter Länge sind und nicht aus einzelnen Segmenten gebildet werden.

Gegenwärtig sind die am meisten verwendeten klebstofffaserbildenden Düsen mit Unterbrechung betriebene, Luft-unterstützte Düsen. Diese schließen Schmelzblasdüsen, Spiraldüsen und Sprühdüsen ein.

Schmelzblasen ist ein Verfahren, bei welchem heiße Luft mit hoher Geschwindigkeit (normalerweise als "Primärluft" oder "Prozessluft" bezeichnet) verwendet wird, um die geschmolzenen Fasern oder Fäden, die aus einer Düse extrudiert wurden, auf einen Sammler zu blasen, um ein Vlies zu erzeugen, oder auf ein Substrat, um ein Klebstoffmuster, eine Beschichtung oder einen Verbundstoff zu erzeugen. Die Begriffe "Primärluft" und "Prozessluft" werden hier austauschbar verwendet. Das Verfahren verwendet eine Düse, das mit (a) einer Mehrzahl von Öffnungen bereitgestellt wird (z. B. Öffnungen), die in der Spitze einer dreieckigen geformten Düsenspitze gebildet ist, und (b) angrenzenden Luftplatten, welche konvergierende Luftkanäle definieren. Wenn extrudierte Reihen der Polymerschmelze als Fäden aus den Öffnungen herauskommen, berührt die konvergierende heiße Luft mit hoher Geschwindigkeit aus den Luftkanälen die Fäden und streckt sie durch Gegenkräfte und zieht sie hinunter, wobei Mikrofäden erzeugt werden. In einigen Schmelzblasdüsen sind die Öffnungen in Form von Schlitzen. Bei jeder Ausführung sind die Düsenspitzen angepasst, eine Reihe von Fäden zu bilden, welche bei Kontakt mit den konvergierenden Bahnen von heißer Luft in einem zufälligen Muster zu einem Sammler oder einem Substrat getragen werden und auf den Sammler oder das Substrat aufgetragen werden.

Die Schmelzblastechnologie wurde ursprünglich zur Herstellung von Vliesen entwickelt, ist aber vor kurzem beim Schmelzblasen von Klebstoffen auf Substrate verwendet worden. Schmelzblasgeformte Fäden können kontinuierlich oder diskontinuierlich sein.

Eine anders Art von Düsenkopf ist eine Spiralsprühdüse. Spiralsprühdüsen, wie solche, die in den US-Patenten Nr. 4,949,668 und 5,102,484 beschrieben sind, werden nach dem Grundsatz eines thermoplastischen Klebstofffadens betrieben, der durch eine Düse extrudiert wird, während eine Mehrzahl von Heißluftstrahlen schräg auf den extrudierten Faden gerichtet werden, um ihm eine Kreis- oder Spiralbewegung zu erteilen. Die Fäden erzeugen folglich während der Bewegung aus der Extrusionsdüse auf das Substrat ein zunehmend wirbelndes kegelförmiges Muster. Wenn sich das Substrat bezüglich der Düse bewegt, wird ein runder, spiralförmiger oder helikaler Wulst kontinuierlich auf das Substrat aufgetragen, wobei jeder kreisförmige Zyklus vom vorhergehenden Zyklus durch einen kleinen Betrag in Richtung der Substratbewegung versetzt wird. Die Schmelzblasdüsenspitzen bieten verbesserte Bedeckung an, wohingegen die Spiraldüsen bessere Randkontrolle bereitstellen.

Andere faserbildende Düsen schließen die älteren nicht-Luft-unterstützten Wulstdüsen, wie Wulstdüsen und Beschichtungsdüsen, ein.

Die US-Patent Nr. 5,605,720 offenbart eine Appliziervorrichtung zum Auftragen von Schmelzklebstoff auf ein Substrat. Schmelzklebstoff wird kontinuierlich einer Mehrzahl von Appliziervorrichtungen zugeführt, wobei jede eine Pumpe und einen Appliziervorrichtungskopf umfasst. Jeder Appliziervorrichtungskopf schließt eine Mehrzahl von Seite-an-Seite-Düsenmodule ein.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt eine segmentierte Düsenbaugruppe bereit, die folgendes umfasst:

  • (a) eine Mehrzahl von Verteilersegmenten, wobei jedes Verteilersegment einen Polymereinlasskanal und einen Polymerauslasskanal aufweist, wobei die Verteilersegmente in einer Seite-an-Seite-Beziehung mit den Polymereinlasskanälen in Fluidverbindung zur Bildung eines Polymerfließkanals miteinander verbunden sind;
  • (b) wenigstens eine Rotationsverdrängerpumpe zum Aufnehmen einer Polymerschmelze und zum Bewirken des Abfließens der Polymerschmelze in die Polymerauslasskanäle;
  • (c) ein Düsenmodul, umfassend (i) einen Düsenkörper, der mit jedem Verteilersegment gekoppelt ist und einen Polymerfließkanal in Fluidverbindung mit dem Polymerauslasskanal seines zugehörigen Verteilersegments hat; und (ii) eine Düse, die an dem Düsenkörper montiert ist und einen Polymerfließkanal in Fluidverbindung mit dem Polymerfließkanal seines zugehörigen Düsenkörpers hat, um die Polymerschmelze aufzunehmen und einen oder mehrere Fäden daraus auszustoßen; und (d) Mittel zum Zuführen einer Polymerschmelze zum Polymereinlasskanal jedes Verteilersegments, so dass die Schmelze zu den Polymereinlasskanälen der Verteilersegmente verteilt wird und zum Auslasskanal fließt,
dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Verteilersegment eine Rotationsverdrängerpumpe positioniert ist, um eine Polymerschmelze aus dem Polymereinlasskanal des Verteilersegments aufzunehmen und die Polymerschmelze in den Polymerauslasskanal abzulassen, so dass die auf die Polymereinlasskanäle verteilte Schmelze in jedem Segment zur Pumpe und von dort zum Auslasskanal fließt; dadurch, dass jede Verdrängerpumpe ein angetriebenes Rotationselement beinhaltet; dadurch, dass die Baugruppe ferner eine Antriebswelle aufweist, die durch die Verteilersegmente verläuft und mit dem angetriebenen Rotationselement jedes Verteilersegments zum Antreiben jeder Pumpe verbunden ist, und dadurch, dass ein Motor mit der Antriebswelle gekoppelt ist, um die genannten angetriebenen Rotationselemente zu drehen, so dass Polymerschmelze in die genannten Polymerauslasskanäle gepumpt wird.

Die Düsenbaugruppe der vorliegenden Erfindung kann als fadenbildende Vorrichtung zur Verarbeitung eines thermoplastischen Materials in Fasern oder Fäden angesehen werden. (Die Begriffe „Fasern" und „Fäden" werden hier austauschbar verwendet). Die Fadenbildung kann wie beim Schmelzblasen, bei Spiralendlosfäden oder beim Schmelzsprühen Luft-unterstützt sein; oder kann wie bei Wulst- oder Beschichtungsauftragungen nicht Luft-unterstützt sein.

Die Fadenbildung von Schmelzklebstoffen ist die bevorzugte Verwendung der Düsenbaugruppe der vorliegenden Erfindung; aber wie vom Fachmann erkannt wird, kann sie beim Schmelzblasen von Polymern verwendet werden, um Vliese zu erzeugen.

Die Düsenbaugruppe einer bevorzugten Ausführungsform umfasst drei Hauptkomponenten: ein Verteilersegment; ein fadenbildendes Modul; und ein Umwälzmodul. Jedes Segment schließt eine interne Rotationsverdrängerpumpe (z. B. Getriebepumpe) zum Aufnehmen einer Polymerschmelze von einem Polymer-zuführenden System (z. B. Extruder) und Abfließen desselben mit einer dosierten Geschwindigkeit (konstanten Geschwindigkeit) zu einem der Module ein. Vorzugsweise schließt jedes Modul ein Ventil zum Regeln des Flusses der Polymerschmelze dorthindurch ein. Regelungen werden bereitgestellt, so dass der Fluss von der Getriebepumpe kontinuierlich ist; das heißt, der Pumpenausfluss strömt entweder zum fadenbildenden Modul oder zum Umwälzmodul. Dieses wird durch selektives Aktivieren der Ventile des fadenbildenden Moduls und des Umwälzmoduls erreicht. Allgemein ist der Fluss zum einem oder dem anderen Modul, aber nicht zu beiden.

Eine Mehrzahl der Verteilersegmente (wobei jedes vorzugsweise zwei vorstehend beschriebene Module darauf montiert hat) ist in einer Seite-an-Seite-Beziehung miteinander verbunden. Die Anzahl der Segment-/Moduleinheiten definiert die wirksame Länge der Düsenbaugruppe. Die fadenbildenden Seite-an-Seite-Module erzeugen eine Reihe von Düsen (z. B. Schmelzblasdüsenspitzen, Spiraldüsen, usw.) zum Erzeugen der Fasern (oder Fäden) und zum Auftragen derselben auf ein Substrat oder einen Sammler. Das angetriebene Rotationselement jeder internen Getriebepumpe rotiert vorzugsweise um eine Achse, allgemein parallel zu der Reihe von Düsen. In einer bevorzugten Ausführungsform verläuft entlang der Rotationsachse eine einzelne Motor-angetriebene Welle durch die Seite-an-Seite-Verteilersegmente und ist auf jedes angetriebene Rotationselement abgestimmt. Folglich ist nur eine Antriebswelle für die gesamte Baugruppe erforderlich.

Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden segmentierten Düse schließt eine unabhängige modulare Rotationspumpe in jedem Segment ein, und wobei jede Pumpe Dosierzahnräder und eine segmentierte Antriebswelle umfasst. Die Antriebswelle jeder Pumpe weist einen Zapfen an einem Ende und einen Schlitz am gegenüberliegenden Ende auf. In der zusammengebauten Konfiguration koppelt der Zapfen einer Pumpenwelle mit dem Schlitz der angrenzenden Pumpe. Der Zapfen der angrenzenden Pumpe koppelt mit dem Schlitz der Pumpe neben ihr; und so werter entlang der Düsenlänge. Folglich ist in der modularen Pumpenausführungsform die integrale Antriebswelle, an welche alle angetriebenen Pumpenzahnräder montiert sind, durch gekoppelte Antriebswellensegmente ersetzt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Düsensegmente entfernt oder zugefügt werden können, ohne den Verteiler auseinanderbauen zu müssen, sowie integrale Antriebswellen verschiedener Längen verwenden zu müssen, um zusätzliche Segmente und Pumpen unterzubringen. Die modularen Pumpen können auch vormontiert werden und schnell in den Düsenverieiler installiert werden.

In der Zusammenfassung umfasst die Düsenbaugruppe der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Seite-an-Seite-Verteilersegmenten mit internen Dosierpumpen, die durch eine einzelne Welle oder segmentierte Welle angetrieben werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Seitenansicht der vorliegenden segmentierten Düse

2 ist eine Draufsicht der Düse von oben, wobei Teile weggeschnitten sind, die die Düsensegmente, Getriebepumpen und Polymerfließkanäle veranschaulicht.

3 ist eine Draufsicht von oben, die das Verfahren und die Instrumentenluftkanäle veranschaulicht.

4 ist eine Seitenhalbquerschnittsansicht, die Düsenmodule, Umwälzmodule und Getriebepumpen veranschaulicht, wobei die Schnittebene allgemein durch die Linie 4-4 von 2 gezeigt ist.

5 ist eine perspektivische Ansicht eines Verteilersegments, das teilweise auseinandergezogen gezeigt ist.

Die 6 und 7 sind Seitenansichten der Innenseiten der Düsenendplatten, wobei die Schnittebenen allgemein entlang der Linien 6-6 und 7-7 von den 2 beziehungsweise 3 genommen sind.

8 ist eine Schnittansicht, die allgemein entlang Linie 8-8 von 4 genommen ist, die den Prozessluftfluss zu den Düsenmodulen veranschaulicht.

9 ist eine Seitenansicht der modularen Pumpe.

10 ist eine auseinandergezogene Darstellung, die die interne Struktur der modularen Pumpe zeigt.

11 ist eine Seitenansicht einer Endplatte und der Dosierzahnräder der modularen Pumpe.

12 ist eine Seitenansicht eines Verteilersegments zur Verwendung mit der modularen Pumpe.

13 ist eine Schnittansicht von oben, die das Koppeln der Antriebswellen der modularen Pumpen zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Wie 1 ersichtlich, umfasst die Düsenbaugruppe 10 einen segmentierten Verteiler 11, fadenbildende Düsenmodule 12, Umwälzmodule 2 und pneumatische Regler 3 und 4. Der Verteiler 11 führt ein unter Druck gesetztes geschmolzenes Polymer zu Modul 12 zu. Das Düsenmodul 12 weist eine Düsenspitze 13 auf, durch welche ein geschmolzenes Polymer extrudiert wird, um einen Strom von Polymerfasern oder -fäden 14 zu erzeugen, welche auf einem sich bewegenden Sammler oder Substrat 9 aufgetragen werden, um eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Schicht 20 zu erzeugen. Die Fäden 14 können in Form von kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Fäden, wie beim Schmelzblasen, oder Wulsten, Bahnen oder Spiralen, wie bei der Anwendung von Klebstoffen, vorliegen.

Wie in den 2 und 3 ersichtlich, ist der Verteiler 11 von segmentierter Ausführung, die mehrere getrennte Segmente 11AD umfasst, die in Seite-an-Seite-Beziehung miteinander verbunden sind und an jedem Ende durch Endplatten 7 und 8 abgeschlossen sind.

Weil die Segmente 11 in der Struktur im wesentlichen identisch sind, stellen Bezugszeichen ohne Großbuchstaben entsprechende Teile in jedem Segment dar. Beim Beschreiben der Baugruppe stellen Bezugszeichen mit Großbuchstaben (z. B. 11A11D) die entsprechenden Teile der Baugruppe dar.

Allgemeine Beschreibung

Jedes Segment 11A11D enthält eine Rotationsverdrängerpumpe 15A15D und zugehörige Fließkanäle, welche geschmolzenes Polymer zu den Düsenmodulen 12AD parallel zuführen und als Fäden 14 daraus ausgestoßen werden. Die Verteilersegmente 11AD enthalten auch Fließkanäle, welche Polymer von den Pumpen 15AD zu den Umwälzmodulen 2AD zuführen. Die pneumatischen Regler 3AD und 4AD betätigen Ventile innerhalb der Module 12AD und 2AD, welche selektiv und einzeln geöffnet oder geschlossen werden können, um den Fluss des Polymers zu jedem Modul zu regulieren. Im Betriebsmodus betätigen die Regler eines einzelnen Segments die Ventile, welche den Fluss des Polymers zum Düsenmodul 12 festlegen, und es gibt einen Fluss zum Umwälzmodul 2. Im Überbrückungs- oder Umwälzmodus leiten die Regler das Polymer zum Umwälzmodul 2, wo das Polymer zu einem Polymervorratsbehälter (nicht gezeigt) umgewälzt wird, und kein Polymer wird vom Düsenmodul 12 ausgestoßen. Durch Regulieren, welches der Segmente 11AD im Betriebsmodus oder im Umwälzmodus ist, können verschiedene Muster von Polymer aus den Düsenmodulen ausgestoßen werden.

Die Rotationspumpen 15AD dienen als Dosierpumpen, welche, wenn sie sich im Betriebsmodus befinden, Polymer zu jedem Düsenmodul 12 mit im wesentlichen derselben Geschwindigkeit zuführen. Die Veränderung der Polymerflussgeschwindigkeit von Modul zu Modul beträgt typischerweise weniger als 5%, wobei folglich hervorragende Einheitlichkeit entlang der Düsenlänge bereitgestellt wird. Die Rotationspumpen sind vorzugsweise Getriebepumpen, die eine konstante Leistung bei einer gegebenen U/min bereitstellen.

Ein Merkmal der segmentierten Ausführung ist, dass Segmente zugefügt oder entfernt werden können, um die Düsenlänge von Anwendung zu Anwendung zu variieren.

Wie nachstehend beschrieben, wird in einer bevorzugten Ausführungsform das fadenbildende Modul 12 mit einer Luft-unterstützten Düse bereitgestellt (z. B. Schmelzblas-, Sprüh- oder Spiraldüsen). Die Endplatte 7 weist einen Prozesslufteinlass 29 auf, welcher Luftkanälen zuführt, die im Verteiler 11 ausgebildet sind. Die Luft strömt durch den Verteiler 11 durch und wird den Düsenmodulen 12AD in einem parallelen Flussmuster zugeführt. Die Prozessluft unterstützt die Erzeugung von Fäden 14, wie beschrieben wird.

Jede der Hauptkomponenten und -funktionen des segmentierten Verteilers mit internen Dosierpumpen, Düsenmodul, Umwälzmodul und Regler der Düsenbaugruppe 10 werden nachstehend im Detail beschrieben.

Düsenmodule

Die bevorzugten Düsenmodule 12 zum Fadenbilden der Polymerschmelze sind von dem Typ, der in den US-Patenten Nr. 5,618,566 und 5,728,219 beschrieben ist, deren Offenbarungen hier durch Inbezugnahme eingeführt werden. Er sollte jedoch selbstverständlich sein, dass andere Düsenmodule verwendet werden können (siehe z. B. US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/021,426, eingereicht am 10. Februar 1998, mit dem Titel „MODULAR DIE WITH QUICK CHANGE DIE TIP OR NOZZLE".

Wie am besten in 4 ersichtlich ist, besteht jedes Düsenmodul 12 aus einem Düsenkörper 16 und einer Düsenspitze 13. Der Düsenkörper 16 hat dann eine obere kreisförmige Aussparung 17 und eine untere kreisförmige Aussparung 18 ausgebildet, welche durch eine schmale Öffnung 19 miteinander verbunden sind. Die obere Aussparung 17 definiert eine zylinderförmige Kammer 23, welche an ihrer Oberseite durch einen Gewindestecker 24 geschlossen wird. Ein Ventilbaugruppe 21, das innerhalb der Kammer 23 montiert ist, umfasst einen Kolben 22 mit einem davon abhängenden Schaft 25. Der Kolben 22 ist innerhalb der Kammer 23 wechselseitig beweglich, wobei ein Justierstift 24a die Aufwärtsbewegung beschränkt. Herkömmliche O-Ringe können zur Fluidabdichtung an der Grenzfläche zu den verschiedenen Oberflächen verwenden werden, wie veranschaulicht.

Die Seitenöffnungen 26 und 27 sind in der Wand des Düsenkörpers 16 ausgebildet, um eine Verbindung zur Kammer 23 über beziehungsweise unter dem Kolben 22 bereitzustellen. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, dienen die Öffnungen 26 und 27 dazu, Luft (bezeichnet als Instrumentengas) zu und von jeder Seite des Kolbens 22 zu leiten.

In der unteren Aussparung 18 ist ein Gewindeventileinsatzelement 30 mit einer zentralen Öffnung 31 montiert worden, die sich axial dadurch erstreckt und in der Ventilöffnung 32 an ihrem unteren Ende endet. Der untere Teil des Einsatzelements 30 ist von verringertem Durchmesser und ist in Verbindung mit der Innenwand des Düsenkörpers, die einen nach unten gerichteten Hohlraum 34 definiert. Der obere Teil 36 des Einsatzelements 30 stößt an die Oberseite der Aussparung 18 und weist eine Mehrzahl (z. B. 4) von Umfangsöffnungen 37 auf, die darin ausgebildet sind und in Fluidverbindung mit dem zentralen Kanal 31 stehen. Eine ringförmige Aussparung erstreckt sich um den oberen Teil 36, der die Öffnungen 37 miteinander verbindet.

Der Ventilschaft 25 erstreckt sich durch die Körperöffnung 19 und die axiale Öffnung 31 des Einsatzelements 30 und endet am Ende 40, welches daran angepasst ist, auf der Ventilöffnung 32 zu sitzen. Der ringförmige Raum zwischen dem Schaft 25 und der Öffnung 31 ist ausreichend, damit Polymerschmelze dadurch fließt. Das Ende 40 des Schafts 25 sitzt auf der Öffnung 32, wobei sich der Kolben 22 in seiner unteren Position innerhalb der Kammer 23 befindet. Wie nachstehend diskutiert, bewegt die Betätigung des Ventils das Schaftende 40 weg von der Öffnung 32 (geöffnete Position, wie in 4 veranschaulicht), wobei der Fluss der Polymerschmelze dadurch ermöglicht wird. Die Schmelze fließt vom Verteilersegment 11 durch die Seitenöffnung 38, durch 37, durch den ringförmigen Raum um den Schaft 25 herum und fließt durch Öffnung 32 in die Düsenspitzenbaugruppe 13 ab. Herkömmliche O-Ringe können als Schnittstelle der verschiedenen Oberflächen verwendet werden, wie in den Zeichnungen veranschaulicht.

Die Düsenspitzenbaugruppe 13, das in den Zeichnungen veranschaulicht ist, umfasst einen Stapel von vier Teilen: eine Übertragungsplatte 41, eine Düsenspitze 42 und zwei Luftplatten 43a und 43b. Die Baugruppe 13 kann vor der Befestigung auf den Düsenkörper 16 unter Verwendung von Bolzen 50 vormontiert und eingestellt werden.

Die Übertragungsplatte 41 ist ein dünnes Metallbauteil mit einer darin ausgebildeten zentralen Polymeröffnung 44. Zwei Reihen von Luftlöchern 49 flankieren die Öffnung 44, wie in 4 veranschaulicht. Wenn die Übertragungsplatte 41 an der unteren Befestigungsfläche des Körpers 16 montiert ist, bedeckt sie den Hohlraum 34 und definiert damit eine Luftkammer, wobei die Luftlöcher 49 Auslässe für Luft aus dem Hohlraum 34 auf jeder Seite der Öffnung 44 bereitstellen. Die Öffnung 44 passt genau zur Öffnung 32, wobei ein O-Ring eine Fluidabdeckung an der Schnittstelle, die die Öffnung 32 umgibt, bereitstellt.

Die Düsenspitze 42 umfasst ein Basisbauteil, welches sich zusammen mit der Übertragungsplatte 41 und der Befestigungsoberfläche des Düsenkörpers 16 erstreckt, und ein dreieckiges Nasenstück 52, welches mit der Basis integral ausgebildet sein kann.

Wie in US-Patent Nr. 5,618,566 beschrieben, endet das Nasenstück 52 in der Spitze, welche eine Reihe von Öffnungen aufweist, die daran entlang mit Zwischenraum angeordnet sind, und Luftplatten 43a, 43b stehen in flankierender Beziehung zum Nasenstück 52 und definieren konvergierende Luftschlitze, welche an der Spitze des Nasenstücks 52 ausfließen. Prozessluft wird auf gegenüberliegende Seiten des Nasenstückes 52 in die konvergierenden Schlitze geleitet und daraus als konvergierende Luftbahnen abgelassen, welche sich an der Spitze des Nasenstücks 52 treffen und die Fäden 14 berühren, die aus der Reihe der Öffnungen herauskommen. Prozessluft wird vom Verteilersegment 11 durch die Öffnung 53 zum Düsenkörper 16 zugeführt.

Auch in der vorliegenden Erfindung brauchbar sind die Module, die in US-Patent Nr. 5,728,219 und in US-Patentanmeldungen mit den Seriennummern 08/820,559 und 09/021,426 offenbart sind. Andere Arten von Modulen können auch verwendet werden. Die Module können das Schmelzblasen, Spiralen, Wulste, Sprays oder Polymerbeschichtungen aus der Düse dispensieren. So kann das Modul mit verschiedenen Düsen bereitgestellt werden, die Schmelzblasdüsen, Spiralsprühdüsen, Wulstdüsen und Beschichtungsdüsen einschließen.

Umwälzmodul

Wie am besten in 4 ersichtlich ist, umfasst das Umwälzmodul 2 einen oberen Körper 54, welcher von derselben Ausführung ist wie Körper 16 des Düsenmoduls 12. Das Modul 2 umfasst die Ventilbaugruppe 55, welche auf dieselbe Art und Weise funktioniert wie die Ventilbaugruppe 21 des Moduls 12. Die Baugruppe 55 umfasst einen Kolben 57 und einen Ventilschaft 58, welcher, wenn er durch Regler 4 pneumatisch betätigt wird, die Polymerfließöffnung 59 öffnet oder schließt, wie in Bezug auf den Kolben 22, Schaft 25 und Öffnung 32 des Düsenmoduls 12 beschrieben ist.

Mit dem geöffneten Ventil 55 kommt ein geschmolzenes Polymer vom Verteilerkanal 78 durch die Öffnung 61 in Modul 2 herein, fließt um den Schaft 58 und durch die Öffnung 59 in den unteren Umwälzblock 62. Der Block 62 kann zur Bequemlichkeit der Herstellung in einem Stück gestaltet sein, oder, wie veranschaulicht, in zwei Stücken. Der Block 62 kann am Körper 54 durch Bolzen (nicht gezeigt) oder durch einen schnellen Wechselstecker, der in der vorstehend erwähnten Anmeldung USSN 08/820,559 beschrieben ist, angebracht sein. Der Block 62 weist eine Öffnung 63 auf, welche genau zur Öffnung 59 und zum Polymerfließkanal 64 passt. Die Öffnung 63 schneidet den Kanal 66, welcher zum rechtwinkligen Kanal 67 und dem Modulauslass 69 führt. Der Auslass 69 passt genau zum Verteilersegmenteinlass 71, welcher das Polymer zum Kanal 72 ablässt, welcher das Polymer zurück zu einem Zuführbehälter (nicht gezeigt) umwälzt. Im Umwälzmodus ist das Ventil 21 des zugehörigen Düsenmoduls 12 geschlossen und Ventil 55 geöffnet. Der Fließkanal 66 erstreckt sich zum äußeren Auslass 65, welcher durch den Stecker 65a abgedichtet wird.

Verteileraufbau

Der segmentierte Verteiler, der die Segmente 11AD und die Endplatten 7 und 8 umfasst, wird unter Verwendung einer Mehrzahl von Flachkopfschrauben, die in einem alternierenden Muster angeordnet sind, zusammengeschraubt. Mit Bezug auf 2 weist jedes Verteilersegment eine Mehrzahl von Bolzenlochpaaren auf, wobei ein Loch ein Gewindeloch ist und das andere Loch ein gebohrtes und versenktes Loch ist.

Segment 11A zum Beispiel enthält das Loch 91A, welches mit Gewinde ist, und das Loch 92A, welches wie bei 97A gebohrt und versenkt ist. Segment 11B weist ebenfalls ein Gewindeloch 91B und ein gebohrtes und versenktes Loch 92B auf. Zum Verbinden der Segmente 11A und 11B führt ein Bolzen 93 durch das gebohrte Loch 92A, und wird in das Loch 91B gedreht, und das Festziehen des Bolzens 93 verbindet die Segmente 11A und 11B. Das Segment 11C wird ebenfalls unter Verwendung von Bolzen 94, welcher durch das gebohrte und versenkte Loch 92B in das Gewindeloch 91C führt, mit Segment 11B verbunden. Das Muster wird über die Länge der Düse an mehreren Stellen 95ag (Gewindelöcher) und 96ag (gebohrte und versenkte Löcher) wiederholt, wie in den 4 und 5 ersichtlich. Das Bolzenlochmuster alterniert zwischen benachbarten Segmenten, so dass ein gebohrtes und versenktes Loch immer mit einem Gewindeloch ausgerichtet ist. Mit anderen Worten, bei den benachbarten Segmenten 11 alternieren die Stellen der Löcher 91A91H und 92A92H. Die Endplatte 7 wird mit dem Segment 11A verbunden, und die Endplatte 8 wird mit dem Segment 11D auf ähnliche Art und Weise verbunden, wie in 2 bei 97 beziehungsweise 98 veranschaulicht.

Beim Festziehen der Bolzen 93 (an allen Stellen 96ag) wird eine Metall-auf-Metall-Fluidabdichtung zwischen den Segmenten 11A und 11B um das Registerpolymer und die Luftströmungskanäle hergestellt. Ähnlich erzeugt das Festziehen des Bolzens 94 eine Fluidabdichtung zwischen den Segmenten 11B und 11C. Die Tiefe des versenkten Lochs an jeder Stelle (wie bei 97A) ist ausreichend, so dass der Kopf des Bolzens darin unterhalb der Öffnung des Lochs liegt, und deshalb sind, wenn die Bolzen festgezogen sind, die seitlichen Oberflächen der Segmente und die Endplatten miteinander bündig.

Ein großer O-Ring 89 in einer geeigneten Rille 89a (gezeigt in 5) wird um das Pumpengehäuse 73 zum Abdichten der Pumpe bereitgestellt, wie in 4 ersichtlich.

Mit Bezug auf die 2, 3, 4 und 5 ist der Verteiler 11 von segmentierter Ausführung und umfasst die Segmente 11AD. Obwohl vier Segmente gezeigt sind, ist dieser nur, um zu veranschaulichen, und die Anzahl der Segmente kann in Abhängigkeit von der Anwendung über einen breiten Bereich variieren. Der Verteiler 11 umfasst auch die Endplatten 7 und 8. Die Platte 8 weist einen Polymereinlass 81 auf, welcher allen Segmenten durch den kontinuierlichen Fließkanal 75 zuführt. Jedes Segment hat auch eine bearbeitete Aussparung 73AD (gezeigt als 73 in den 4 und 5), welche jeweils eine Rotationsverdrängerpumpe (z. B. Getriebepumpen 15AD) unterbringt, und genau zum Polymereinlasskanal 75 passt. Jede Pumpe umfasst zwei ineinandergreifende Zahnräder 82AD und 83AD. Die abgestimmten Zahnräder 82AD (angetriebene Elemente) werden gleichzeitig durch einen Motor 84 angetrieben, der mit den Zahnräder durch eine durchgehende Welle 85 über eine Kupplung 86 verbunden ist. Wie in 4 gezeigt, wird das Zahnrad 82 in Uhrzeigerrichtung angetrieben, wobei bewirkt wird, dass das Zahnrad 83 in Gegenuhrzeigerrichtung rotiert. Die Zahnräder 83AD werden auf einer durchgehenden Freilaufwelle 80 getragen.

Die Zahnräder 82AD und 83AD weisen Belegsitze auf den Wellen 85 beziehungsweise 80 auf. Die Welle 85 wird unter Verwendung eines O-Rings (nicht gezeigt) abgedichtet, der um die Welle in der Endplatte 8 angeordnet ist.

Obwohl nicht gezeigt, kann das Antriebssystem auch elektrische Regler, um die Geschwindigkeit des Motors zu variieren, und einen Getriebegeschwindigkeitsreduzierer einschließen, um die Geschwindigkeit der Pumpenantriebswelle 85 von der der Motorwelle zu verringern. Nur zu Veranschaulichungszwecken kann die Motorgeschwindigkeit im Bereich von 1500 bis 2000 U/min sein, wohingegen die Geschwindigkeit der Welle 85 im Bereich von 0 bis 105 U/min sein kann, so dass ein 20 : 1-Geschwindigkeitsreduzierer erforderlich sein kann. Motorgeschwindigkeitsregulierung und Wellengeschwindigkeitsverringerung liegen innerhalb des Gebiets des bekannten Fachgebiets auf dem Gebiet und können innerhalb breiter Bereiche variieren, um zu fast jeder Anwendung zu passen.

Das Polymer, das durch den Einlass 75 hereinkommt, wird zwischen den Zähnen jedes Zahnrades wie bei 88 mitgerissen und dadurch in Rotationsrichtung in den unteren Teil des Gehäuses 73 und in den zentralen Kanal 76 befördert, welcher genau zum Boden (stromabwärtige Seite) der Aussparung 73 passt. Der Abstand zwischen den Zahnradzähnen und den Wänden des Gehäuses 73 ist sehr klein, so dass das Polymer zwischen den Zahnradzähnen nicht entkommen kann, und deshalb arbeiten die Pumpen als Verdrängerpumpen, wobei der Durchsatz des Polymers durch jede Pumpe durch die Geschwindigkeit, mit welcher die Zahnräder angetrieben sind, festgestellt wird. Die Getriebepumpen 15AD sind im wesentlichen von derselben Ausführung, wie solche, die in US-Patent Nr. 5,236,641 offenbart sind, deren Offenbarung hier durch Inbezugnahme eingebracht ist.

Wie in 4 gezeigt, führt die Pumpe 15 ein unter Druck gesetztes geschmolzenes Polymer zu den Fließkanälen 76, 77 und 78 zu, welche zu einer fadenbildenden Düse 12 und zum Umwälzmodul 2 führen. In den zusammengebauten Segmenten 11AD, wie in den 2 und 4 am besten ersichtlich ist, führen die Pumpen 15AD unter Druck gesetztes geschmolzenes Polymer zur fadenbildenden Düse oder dem Umwälzmodul zu. Die Kanäle 76AD sind einzelne Kanäle innerhalb jedes Segments und stehen nicht mit Kanälen von benachbarten Segmenten in Verbindung. Die Kanäle 76AD passen genau zu den Kanälen 77AD, welche die Düsenmodule 12AD jeweils durch die Öffnungen 38AD im Betriebsmodus versorgen. Auf der anderen Seite passen die Kanäle 76AD genau zu den Kanälen 78AD, welche die Module 2AD durch die Öffnungen 61AD im Umwälzmodus versorgen. Wegen der Komplexität der Struktur veranschaulicht 4 eine Seite des Verteilersegments 11 und der Segmente der Module 12 und 2, die darauf montiert sind, von einer Perspektive der unregelmäßigen Linie 4-4 von 2. Es wird erkannt, dass mehrere der Fließkanäle 77, 78, 71, 114, 116, 117, 123 geeigneterweise durch gestrichelte Linien dargestellt werden sollten – weil sie verdeckt sind – aber zur Klarheit der Beschreibung sind diese Kanäle in Vollinien gezeigt.

Die Getriebepumpen 15AD rotieren mit derselben Geschwindigkeit und führen ein unter Druck gesetztes Polymer zu den Polymerauslasskanälen 76AD zu. Das Polymer darin fließt entweder zu einem einzelnen Düsenmodul 12 oder zum zugehörigen Umwälzmodul 2. Zur Veranschaulichung betrachte den Fall, wo es gewünscht ist, das Polymer nur zu den Düsenmodulen 11AC zuzuführen. In diesem Fall würden die Ventile 21AC der Düsenmodule durch die Regler 3AC geöffnet und die Ventile 55AC würden durch die Regler 44AC geschlossen werden, wohingegen das Düsenmodulventil 21D geschlossen und das Ventil 55D durch die Regler 3D und 4D geöffnet werden würde. Das Polymer würde folglich parallel von den Kanälen 76AC durch die Kanäle 77AC in die Module 12AC fließen und extrudiert werden, um die Polymerströme 14AC auf einer Seite der Düse zu erzeugen. Auf der anderen Seite der Düse führt der Kanal 76D Polymer zum Kanal 78D und Umwälzmodul 2D zu. Wie beschrieben worden ist, fließt das Polymer durch das Modul 2D und wird über den Auslass 72 innerhalb des Verteilers 11 zum Polymervorratsbehälter umgewälzt. Jede andere Betriebs-/Umwälzkombination der Segmente 11AD ist auch möglich durch selektives Programmieren der Regler 3AD und 4AD.

Der Auslass 72 jedes Segments 11 ist mit den entsprechenden Auslässen der anderen Verteilersegmente ausgerichtet und dient folglich als gewöhnlicher Auslass für alle Umwälzmodule. Jeder einzelne Modulauslass 69AD passt genau zu einem einzelnen Verteilereinlass 71AD (gezeigt als 71 in 4), welche alle genau zu einem durchgehenden Auslasskanal 72 passen, der sich der Länge der Düse nach erstreckt, welche einen Auslass an einer Seite der Düse aufweist, welche zu einen Vorratsbehälter führt.

Wie erwähnt worden ist, sind die Pumpen 15AD Rotationsverdrängerpumpen, deren Durchsatz durch die Geschwindigkeit der Pumpe bestimmt wird. Auf diese Art und Weise dienen die Pumpen als Durchflussmesser zum Zuführen des Polymers mit einer sehr präzisen Fließgeschwindigkeit. Ausserdem ist, weil alle Pumpen mit derselben Geschwindigkeit arbeiten, die Fließgeschwindigkeit des Polymers zu jedem Düsenmodul dieselbe (typischerweise weniger als 5% Variation von Modul-zu-Modul). Das Ergebnis ist ein extrem einheitlicher Polymerstrom 14 und Endprodukt 20 (siehe 1) über die Düsenlänge.

Ein wichtiger Gesichtspunkt der vorliegenden Ausführung ist, dass das Polymerfließsystem stromabwärts der Pumpen 15AD während des Betriebsmodus (d. h. Fließen durch die Düsenmodule 12) konstant unter Druck ist, der durch die Pumpen hervorgerufen wird. Beim Umschalten eines Segments vom Betriebsmodus in den Umwälzmodus ist es wichtig, denselben Betriebsdruck aufrechtzuerhalten, so dass es einen glatten Übergang im Polymerfluss gibt, wenn das Segment zum Betrebsmodus zurückgeschaltet wird. Wenn der Druck erheblich höher oder niedriger ist als der Betriebsdruck während des Umwälzmodus, kann ein Stoß, wie ein Einschaltstoß, im Polymerfluss durch das Düsenmodul auftreten, wenn das Segment wieder vom Umwälz- in den Betriebsmodus geschaltet wird.

Das Aufrechterhalten des Betriebsdrucks während des Umwälzmodus wird durch Kalibrieren der Öffnung 63 im Umwälzblock 62 in Bezug auf die Viskosität des Polymers erreicht, das verarbeitet wird, so dass die Öffnung den korrekten Wert des Durchffusswiderstandes bereitstellt, um den Betriebsdruck stromaufwärts der Öffnung aufrechtzuerhalten. Verschiedene Größen von Öffnungen sind für verschiedene Polymere erforderlich.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann der Auslass 72 mit einem Gewindestecker abgedichtet werden, und der Stecker 65a in Auslass 65 kann entfernt werden. Ein federgelagertes Nadelventil (nicht gezeigt) kann im Auslass 65 angeordnet sein, wobei die Spannung in einer Feder den Druck bestimmt, der erforderlich ist, um die Nadel des Ventils zu verdrängen und dadurch den Betriebsdruck zu regulieren. Ein Umwälzschlauch kann mit dem Auslass 65 und mit dem Polymervorratsbehälter verbunden werden. Ein einstellbares Nadelventil kann bereitgestellt werden, um die Veränderung des Betriebs- und Umwälzdrucks durch die Ventilfederspannung für Polymere mit verschiedenen Fließeigenschaften zu ermöglichen.

Ein anderer wichtiger Gesichtspunkt der voliegenden Erfindung ist die Stelle der Rotationsverdrängerpumpe im Inneren des Verteilersegments. Dieses verbessert die Struktur und erleichtert das Verbinden einer einzelnen Antriebswelle mit allen Pumpen in der Baugruppe. Die Rotationsachse des angetriebenen Zahnrads oder Rotationselements ist parallel zur Reihe der faserbildenden Vorrichtung der zusammengebauten Düse.

Elektroheizungen 70 können in den ausgerichteten Segmenten 11 bereitgestellt werden, um den Fluss der Polymerschmelze durch die Verteilersegmente 11 bei der geeigneten Temperatur aufrechtzuerhalten.

Modulare Pumpe

In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Dosierdüse wird die Pumpe 15, welche innerhalb des Verteilers 11 zusammengebaut ist, durch eine unabhängige modulare Pumpe ersetzt. Das Verteilersegment 11 ist modifiziert, um einen Hohlraum zu enthalten, worin die modulare Pumpe zum Betrieb untergebracht ist. Die modularen Pumpen sind von Rotationsgetriebeausführung und ähnlich zu nicht-modularen Pumpen 15AD hinsichtlich der Grundsätze des Betriebes (d. h. Polymerfluss und Dosierung).

Wie 2 ersichtlich, sind die Pumpenzahnräder 82AD an einer integraler Antriebswelle 85 montiert, welche sich durch jedes Verteilersegment erstreckt, und die Zahnräder 83AD werden von der integralen Welle 80 getragen. Die Längen der Wellen 85 und 80 müssen in Bezug auf die Anzahl der zu verwendenden Verteilersegmente kalibriert sein. Das Zufügen oder Entfernen von Verteilersegmenten würde das Austauschen der beiden Wellen gegen Wellen verschiedener Längen erfordern. Deshalb müssten, auch wenn ein einzelnes Segment am Ende der Düse zugefügt wird, alle Zahnräder auf den beiden Wellen entfernt werden und erneut in der Konfiguration, die vorher in Bezug auf die 2, 4 und 5 beschrieben wurde, an neuen Wellen montiert werden. Die einzige Art und Weise, auf welche dieses durchgeführt werden kann, ist, jedes Verteilersegment abzutrennen, welches auf das Auseinanderbauen des gesamten Verteilers hinausläuft. Beachte auch, dass, wenn eine Pumpe verstopft oder beschädigt wird, was eine Reinigung oder einen Austausch erfordert, eine ähnliche Situation entsteht. Das Auseinanderbauen des Verteilers ist zeitraubend und ineffizient. Außerdem ist das Gehäuse 73 (einschließlich der O-Ring-Rille 89a) im Verteiler 11 teuer herzustellen.

Die nachstehend beschriebene modulare Pumpe ist ausgelegt, um diese Schwierigkeiten zu überwinden. Ein Hauptvorteil der modularen Pumpe ist, dass jede Pumpe ihre eigene Antriebswelle umfasst, die unter Verwendung einer Zapfen-in-Schlitz-Kupplung mit den Antriebswellen der benachbarten Pumpen verbunden ist. Jede Pumpe weist auch ihre eigene Mitläuferwelle auf, wie beschrieben wird. Folglich werden die integralen Wellen 85 und 80 gegen segmentierte Wellen ersetzt. Die modulare Ausführung ermöglicht, dass Verteilersegmente zugefügt oder entfernt werden, ohne den gesamten Verteiler auseinanderbauen zu müssen. Das Gehäuse 73 im Verteilersegment wird gegen einen vereinfachten Befestigungshohlraum für die modulare Pumpe ersetzt, die weniger teuer herzustellen ist.

Mit Bezug auf die 9 und 10, umfasst die modulare Pumpe 130 Endplatten 131 und 132 und die schichtweise dazwischen angeordnete Mittelplatte 133. Beachte in 13, dass vier Pumpeneinheiten gezeigt sind, die mit 130AD benannt sind. Die Endplatte 131 weist Stifte 136 und 137 auf, welche in Löcher in den Platten 132 und 133 zum präzisen Ausrichten der Platten eingreifen. Die Platte 132 weist versenkte und gebohrte Löcher 137ae auf, wohingegen die Mittelplatte 133 Spanlöcher 138ae aufweist, und die Endplatte 131 Gewindelöcher 139ae aufweist. Die Bolzen (nicht gezeigt) werden zum Verbinden der drei Platten miteinander und zum Bereitstellen einer Fluidabdichtung an den Schnittstellen der Platten in die Löcher 137ae eingeführt, gehen durch die Löcher 138ae und werden in die Löcher 139ae gedreht. Die Löcher 137ae sind so kalibriert, dass die Köpfe der Bolzen sich nicht über die Außenfläche der Platte 132 hinaus erstrecken.

Wie in den 10 und 11 ersichtlich, umfasst die Pumpe 130 auch ineinandergreifende Zahnräder 141 und 142, die drehbar am Gehäuse 140 angeordnet sind, das in der Mittelplatte 133 gebildet ist. Das Zahnrad 141 ist ein Antriebszahnrad und 142 ist ein Mitläuferzahnrad. Die Dicke der Platte 133 ist etwas größer als die der Zahnräder 141 und 142, so dass die Zahnräder frei rotieren können, nachdem die Platten 131, 132 und 133 miteinander verschraubt worden sind. Die Pumpe 130 umfasst ferner eine Antriebswelle 143 mit einem Zapfen 144 an einem Ende und einem Schlitz 145 am gegenüberliegenden Ende. Die Welle 143 geht durch die Löcher 146 und 147 in den Endplatten 131 beziehungsweise 132. Die Löcher sind etwas größer als der Durchmesser der Welle, so dass die Welle frei rotieren kann. Die Löcher sind jedoch so kalibriert, dass sie einen Lagerträger für die Antriebswelle bereitstellen, wenn sie rotiert. Das Antriebszahnrad 141 ist unter Verwendung eines Keils, der in den Schlitz 148 und einen entsprechenden Schlitz in der Welle (nicht gezeigt) eingeführt wird, an der Welle 143 befestigt.

Wie am besten in 10 ersichtlich, ist die Mitläuferwelle 149 in das Loch 151 der Platte 131 an einem Ende eingepresst, geht drehbar durch das Mittelloch des Mitläuferzahnrades 142 und ist in das Loch 152 der Platte 132 eingepresst Das Einpressen in die Löcher 151 und 152 wird erreicht, wenn die Platten miteinander verschraubt werden. Das Einpressen an jedem Ende der Welle 149 stellt eine Fluidabdichtung zwischen der Welle und den Endplatten her.

Das Verteilersegment 150 (12) weist einen darin ausgebildeten Pumpenhohlraum 153 auf. Die Außenabmessungen des Hohlraums sind um etwa 0,01 Zoll (0,254 mm) größer als der Außenumfang der modularen Pumpe, so dass die Pumpe in den Hohlraum passt, ohne ein Einpressen zu erfordern. Die Breite der Pumpe 130 ist ungefähr 0,001 Zoll (0,0254 mm) kleiner als die Tiefe des Hohlraums 153. Die Pumpe 130 ist aus einem Stahl hergestellt, der eine höhere Wärmeausdehnungszahl aufweist als der Stahl, der für den Verteiler 150 verwendet wird. Die Pumpenbreite ist kleiner als die Hohlraumtiefe, um zu ermöglichen, dass die Pumpe expandiert, wenn die Düse erwärmt wird. Die bevorzugte Gesamtdicke der Pumpe 130 liegt zwischen 0,5 und 0,7 Zoll (1,27 und 1,778 cm).

Der Verteiler 150 weist einen Polymerauslass 155 auf, welcher genau zum Polymereinlass 154 der Pumpe 130 passt (siehe die 9 und 10), wobei die Pumpeneinheit in den Hohlraum eingeführt ist. Der Auslass der Pumpe ist in der Endplatte 131 gebildet, wie am besten in den 10 und 11 ersichtlich ist. Der Auslass umfasst eine Aussparung 160, welche sich in die Fließkanäle 156 und 157 öffnet. Der Kanal 156 weist zum Versorgen des Düsenmoduls 12 ein Auslassloch 158 auf, welches zum Einlass 159 des Verteilers 150 genau passt. Der Kanal 157 weist zum Versorgen des Umwälzmoduls 2 einen Auslass 161 auf, welcher zum Verteilereinlass 162 genau passt. Folglich kommt das Polymer bei Einlass 154 in die Pumpe, wird durch die Zähne der Zahnräder 141 und 142 mitgerissen, fließt um den Außenumfang der Zahnräder (Zahnrad 141 wird im Uhrzeigersinn angetrieben, wie in 11 ersichtlich) in die Aussparung 160, in die Kanäle 156 und 157, in die Auslässe 158 und 161 hinein und kommt in den Verteiler bei 159 und 162 hinein. Nachdem das Polymer die Pumpe 130 entweder zum Düsenmodul oder Umwälzmodul verlassen hat, ist der Polymerfluss derselbe, wie mit Bezug auf die nicht-modulare Pumpe 15 beschrieben worden ist. Die Prozessluftströmung und die Instrumentengasströmung (nachstehend beschrieben) sind identisch mit der Ausführungsform der 3 und 4.

Die Pumpe 130 umfasst auch ein Auslassloch 163, welches ermöglicht, dass Polymer in ein benachbartes Verteiler- und Pumpensegment fließt. Folglich fließt ein Teil des Polymers, welches in die Pumpe hineinkommt, durch die Pumpe, und der Rest fließt durch das Loch 163 in ein benachbartes Segment. Mit einer Mehrzahl von Verteilersegmenten und Pumpen, die in Staplungsbeziehung zusammengebaut sind, bilden die Löcher 154, 155 und 163 aller Segmente einen ununterbrochenen Fließkanal entlang der Länge der Düse. O-Ringe (nicht gezeigt) sind um die Polymerlöcher 155, 159, 162 und Wellenloch 164 im Verteiler 150 bereitgestellt, um Flüssigkeitsabdichtungen zwischen dem Verteiler und der Pumpe 130 herzustellen. O-Ringe sind auch um die Außenseite von Loch 163 und von Wellenloch 147 der Pumpenplatte 132 bereitgestellt, um eine Abdichtung an der Stoßfläche des benachbarten Verteilersegments herzustellen.

Die vorliegende modulare Pumpe, wobei jede Pumpe ihre eigene Antriebswelle und Mitläuferwelle aufweist, ermöglicht, dass Segmente ohne die Notwendigkeit des Auseinanderbauens des Verteilers hinzugefügt oder entfernt werden. Wie in den 12 und 13 ersichtlich, weist der Verteiler 150 ein Loch 164 auf, welches ermöglicht, dass die Pumpenantriebswelle 143 dorthindurch geht Die Welle 143 weist einen Zapfen 144 an einem Ende und einen Schlitz 145 am anderen Ende auf. Wie am besten in 13 ersichtlich, sind benachbarte Pumpen so entlang der Länge der Düse orientiert, dass der Schlitz einer Welle mit dem Zapfen der benachbarten Welle ausgerichtet ist und in diesen eingreift, wie bei 144A und 145B, 144B und 145C und so weiter gezeigt Die Antriebswelle 165 weist einen Schlitz 168 auf, welcher mit dem Zapfen 144D der Pumpenwelle 143D verbunden ist. Die Antriebswelle 165 geht durch die Endplatte 166 und ist mit einem Motor zum Antreiben aller miteinander verbundener Wellen 143AD verbunden. Der Hohlraum 153 des Verteilers 150 ist in Bezug auf die Außenabmessungen der Pumpe 130 etwas überdimensioniert (nämlich 0,01 Zoll (0,0254 mm)), so dass in der verbundenen Konfiguration sich jede Pumpe etwas bewegen kann, wodurch keine Schwergängigkeit zwischen den verbundenen Wellen auftritt. Auch wird ein kleiner Toleranzwert zwischen dem Zapfen und dem Schlitz bereitgestellt, um Schwergängigkeit zu beseitigen.

Die vorliegende Ausführung ermöglicht, dass die Segmente zugefügt oder entfernt werden, ohne die Antriebswelle und die Mitläuferwelle austauschen zu müssen, wie in der Ausführung der integralen Welle von 2. Zum Beispiel wird, wenn das Segment 150A in 13 entfernt werden soll, die Düsenendplatte 167 vom Segment 150A abgeschraubt, wird das Segment zusammen mit der Pumpe 130A abgeschraubt und vom Segment 150B getrennt, wobei die Antriebswellen daran bei 144A und 145B getrennt werden, und wird die Endplatte 167 auf das Segment 150B geschraubt, um das Verfahren abzuschließen. Die Verteilersegmente 150AD werden auf dieselbe Art und Weise verschraubt, wie in Bezug auf 2 beschrieben worden ist. Der Polymerfluss vom Verteiler zu den Einlässen der Module 12 und 2 ist derselbe, wie in in Bezug auf die 2 und 4 beschrieben worden ist.

Prozessluftströmung

Mit Bezug auf die 3 bis 7, kommt erwärmte Prozessluft durch den Einlass 29 hinein, welcher genau zur kreisförmigen Rille 101 (6) passt, die entlang der Innenwand der Endplatte 7 gebildet ist Die Mittelsegmente 11AD weisen eine Mehrzahl von Löchern 102ah auf, welche, wenn sie zusammengebaut sind, ununterbrochene Fließkanäle 103ah bilden, welche entlang der Länge der Düse laufen, wie in 2 ersichtlich (103c,d nicht gezeigt). Der Prozesslufteinlass 29 passt genau zur Rille 101, wie in 6 ersichtlich. Die Einlässe der Kanäle 103ad passen genau zur Rille 101, so dass die Luft, die über den Einlass 29 in die Rille hineinkommen, in die Kanäle hineinkommt und entlang der Länge der Düse von Platte 7 zu Platte 8 parallel fließt. Der Auslass der Kanäle 103ad passt genau zur Rille 106, die in der Endplatte 8 (7) gebildet ist. Die Rille 106 passt auch genau zu den Einlässen der Fließkanäle 103e,f, welche die Luft umleitet und bewirkt, dass die Luft entlang der Länge der Düse zurück in die Richtung fließt, die der der Kanäle 103ad entgegengesetzt ist. Die Auslässe der Kanäle 103e,f passen genau zur Rille 107, die in der Platte 7 gebildet ist, welche die Luft aufnimmt und dreht die Luft erneut umleitet, um sich zurück entlang der Länge der Düse durch Kanal 103g zu bewegen, welche in Rille 108 der Endplatte 8 ausströmt. Ein Teil der Luft bewegt sich entlang der Düsenlänge durch Kanal 103h zurück, während der Rest der Luft von Rille 108 in Richtung des Verteilerauslasses durch den Schlitz 109 in der Platte 8 fließt. Die Luft, welche durch den Kanal 103h zur Platte 7 zurückkehrt, fließt in Richtung des Verteilerauslasses durch den Schlitz 111. Folglich macht die Luft drei oder vier Durchläufe entlang der Länge der Düse, bevor sie zu den Düsenmodulen ausgestoßen wird. Die Richtung der Luftströmung in den Kanälen 103ah wird durch die Pfeile 90 in 2 veranschaulicht. Das zentrale Heizungselements 112 erwärmt die Multidurchgangsluft auf die Betriebstemperatur. Weil die Prozesslufttemperatur heißer ist als die Polymerbetriebstemperatur werden in Platten 7 und 8 sowie 11AD Isolierungsschlitze 99 bereitgestellt, um den Wärmefluss zwischen der Prozessluftströmung und den Polymerfließkanälen des Verteilers zu unterbrechen.

Wie in den 3 und 8 ersichtlich, strömt die Prozessluft in Richtung des Verteilerauslasses entlang beider Seiten des Verteilers durch die Schlitze 109 und 111. Die Platten 11AF weisen Löcher auf, welche einen Luftkanal 113 definieren, welcher sich entlang der Länge der Düse erstreckt. Die Schlitze 109 und 111 lassen aus entgegengesetzten Seiten in den Kanal 113 ab, welcher parallel die Löcher 114AD versorgt, welche wiederum jeweils die Lufteinlässe 39AD in den Düsenmodulen 12AD versorgen. Die Luft fließt durch die Düsenmodule, wie beschrieben worden ist, und wird als konvergierende Bahnen der Luft auf die Fasern 14 ausgestoßen, die an der Spitze der Düsenspitze 56 extrudiert werden.

Instrumentenluft

Mit Bezug auf die 2 und 3 weist jedes Düsenmodul 12 und Umwälzmodul 2 Ventilbaugruppen auf, welche durch einen pneumatischen Regler (Schalter) 3 bzw. 4 betätigt (geöffnet oder geschlossen) werden. Der Betrieb jedes Reglers ist identisch, und deshalb wird nur der Schalter 3 für das Düsenmodul beschrieben, wobei selbstverständlich ist, dass das Arbeiten des Umwälzschalters 4 dasselbe ist. Dieselben Bezugszeichen für die Instrumentenluftkanäle und Regler zum Betätigen der Ventilbaugruppe 55 des Umwälzmoduls 2 werden für entsprechende Kanäle und Regler zum Betätigen des Düsenmoduls 12 verwendet. Er sollte jedoch auch selbstverständlich sein, dass zugehörige Schalter (z. B. 3A und 4A) allgemein in entgegengesetzten Modi arbeiten. Wenn der Regler 3A das Düsenmodulventil 21A zum Öffnen betätigt, betätigt der Regler 4A gleichzeitig das Umwälzmodulventil 55, geschlossen zu werden, und umgekehrt. Jedoch können sich, wie beschrieben worden ist, einige Düsensegmente im Betriebsmodus (Polymerfluss zu den Düsenmodulen) befinden, während sich andere im Umwälzmodus (Polymerfluss zum Umwälzmodul) befinden, um eine Strömung 14 mit verschiedenen Mustern zu erzeugen.

Jedes Düsenmodul umfasst eine Ventilbaugruppe 21, welche durch Druckluft betätigt wird, die über oder unter dem Kolben 22 wirkt. Instrumentenluft wird zu den oberen und unteren Luftkammern auf jeder Seite des Ventilkolbens 22 (siehe 4) durch die Fließleitungen 116 und 117 zugeführt, die in jeder Mittelplatte 11AD gebildet sind. Der Regler 3 umfasst ein Dreiwegemagnetventil 120 mit Elektronikreglern 121, um den Fluss der Instrumentenluft zu regulieren. Die Instrumentenluft kommt in die Düse durch den Einlass 115 in den ununterbrochenen Fließkanal 118 hinein, welcher allen Düsensegmenten dient (die Konfiguration des Einlasses 115 und Kanals 118 in Bezug auf die Module ist in 3 für die Umwälzmodule veranschaulicht, wobei die Konfiguration für die Düsenmodule dieselben sind). Der Kanal 119 in jedem Segment führt die Luft parallel (siehe 3) zu jedem der Magnetventile 120AD (schematisch gezeigt in 4) zu. Das Ventil führt die Luft entweder zu Kanal 116 oder 117 zu, abhängig davon, ob das Modulventil 21 geöffnet oder geschlossen werden soll. Wie in 4 veranschaulicht, wird Instrumentendruckluft über die Leitung 117 zur Unterseite des Kolbens 22, welcher arbeitet, um den Kolben aufwärts zu treiben, während der Regler gleichzeitig die Luftkammer über dem Kolben öffnet (um den Luftdruck nach oben zu entlasten) zur Ausströmöffnung 122 über die Leitungen 116 und 123 zugeführt. In der aufwärts gerichteten Position öffnet der Ventilschaft 25 von Öffnung 32, wodurch der Polymerfließkanal zur Düsenspitze geöffnet wird. In der geschlossenen Position würde das Magnetventil 120 Druckluft durch Leitung 116 zur oberen Seite des Kolbens 22 zuführen, und würde gleichzeitig die untere Seite des Kolbens über Leitung 125 zur Ausströmöffnung 124 öffnen. Der Druck über dem Kolben treibt den Kolben abwärts und setzt den Ventilschaft 25 auf die Öffnung 32, wodurch das Ventil geschlossen wird. Folglich weist in einem bevorzugten Modus jedes Düsenmodul ein getrenntes Magnetventil auf, so dass der Polymerfluss durch jedes Düsenmodul unabhängig reguliert werden kann. In diesem Modus sind Seitenlöcher 126 und 127 angeschlossen, welche die Kanäle 116 beziehungsweise 117 schneiden.

In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform kann ein einzelnes Magnetventil verwendet werden, um die Ventile 21 in einer Mehrzahl von benachbarten Düsenmodulen zu betätigen. In dieser Konfiguration sind die Oberseiten der Löcher 116 und 117 (bezeichnet mit 116a und 117a) angeschlossen und die Seitenlöcher 126 und 127 geöffnet. Die Seitenlöcher 126 und 127 sind durchgehende Löcher und schneiden jede der zu regulierenden Fließleitungen 116 und 117. Folglich würde in der geschlossenen Position durch das Loch 126 Druckluft zu allen Düsenmodulen gleichzeitig zugeführt werden, während das Loch 127 zur Ausströmöffnung geöffnet sein würde. Die Instrumentenluftströmung wird umgekehrt, um das Ventil zu öffnen.

Wie festgestellt worden ist, ist der Grundsatz des Betriebes der Regler 4 derselbe, wie er für die Regler 3 beschrieben worden ist. Die Betriebsart (d. h. der Betriebsmodus/Umwälzmodus) des Reglers 4 ist jedoch allgemein umgekehrt von der des Reglers 3.

Die Verteilersegmente 11AD und die Endplatten weisen nach innen sich verjüngende Oberflächen 128 unterhalb der Regler 3AD und 4AD auf, um eine große Wärmeübertragungsfläche bereitzustellen. Dieses wird getan, um ausreichende Wärme abzuleiten, um den Bereich über den Verjüngungen bei einer niedrigen Temperatur aufrechtzuerhalten, um die elektronischen Regelungen der Regler 3 und 4 zu schützen.

Baugruppe und Betrieb

Wie vorstehend angezeigt, kann die modulare Düsenbaugruppe 10 der vorliegenden Erfindung zugeschnitten sein, um die Bedürfnisse eines bestimmten Betriebes zu erfüllen. Wie in den 1, 2 und 3 veranschaulicht, werden vier Düsensegmente 11AD, wobei jedes eine Breite von etwa 0,75 Zoll (1,905 cm) aufweist, in der Baugruppe 10 verwendet. Die Verteilersegmente 11 werden zusammengeschraubt, wie vorher beschrieben, und die Heizungselemente installiert. Die Länge der Heizungselemente ist, beruhend auf der Anzahl der verwendeten Segmente 11, ausgewählt, und erstreckt sich durch die meisten Segmente. Die Düsenmodule 12 und die Umwälzmodule 2 können vor oder nach dem Miteinanderverbinden der Segmente 11 an jedem Verteilersegment 11 angebracht sein, und können jede der vorher beschriebenen Düsen 13 einschließen. Diese können Schmelzblasdüsen (Düsenspitzen), Spiralsprühdüsen, Wulst- oder Beschichtungsdüsen oder Kombinationen von diesen einschließen.

Ein besonders vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass sie (a) den Aufbau einer Schmelzblasdüse mit einem breiten Bereich an möglichen Längen, auswechselbaren Verteilersegmenten und unabhängigen Module, (b) Variation der Düsen (z. B. Schmelzblas-, Spiral- oder Wulstapplikatoren), um ein vorherbestimmtes und verändertes Muster zu erzielen, (c) Dosierung der Polymerfließgeschwindigkeit zu jeder Düse, um eine Einheitlichkeit entlang der Düsenlänge bereitzustellen, und (d) die Erzeugung von Polymerbeschichtungen mit einem vorherbestimmten Muster, erlaubt. Die Segmente 11 werden durch Installieren von jedem Segment auf der Welle, festschrauben des Segments an seinem Platz und Fortsetzen des Hinzufügens von Segmenten bis die gewünschte Anzahl auf der Welle installiert worden ist, zusammengebaut.

Variable Düsenlänge und Klebstoffmuster können zum Auftragen von Klebstoffen auf Substrate verschiedener Größen von einer Anwendung zur anderen wichtig sein. Die folgenden Größen und Zahlen veranschaulichen die vielseitige Verwendungsmöglichkeit des Aufbaus der modularen Düse der vorliegenden Erfindung.

Die Leitungen, Instrumente und Regler sind verbunden und der Betrieb wird eingeleitet. Ein heißer Schmelzklebstoff wird durch Leitung 81 zur Düse 10 zugeführt, Prozessluft wird durch Leitung 29 zur Düse zugeführt, und Instrumentenluft oder -gas wird durch Leitung 115 zugeführt.

Obwohl sich die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einer Mehrzahl von Verteiler-/Modulsegmenten befindet, gibt es Ausführungsformen der Erfindung, die auf einzelne Verteiler-/Modulaufbauten oder einheitliche Düsen anwendbar sind. Zum Beispiel kann die interne Dosierpumpe mit Vorteil für fast alle Arten von fadenbildenden Düsen verwendet werden. Auch kann das Umwälzmodul mit einer fadenbildenden Düse verwendet werden, die von einer externen Dosierpumpe versorgt wird.

Betätigung der Regulierventile 21 öffnet die Öffnung 32 jedes Moduls 12, wie vorher beschrieben, wobei bewirkt wird, dass die Polymerschmelze durch jedes Modul 12 fließt. In den Schmelzblassegmenten 11 fließt die Schmelze durch den Verteilerkanal 75, durch die Pumpe 15, in die Kanäle 76 und 77, durch die Seitenöffnungen 38, durch die Kanäle 37 und den ringförmigen Raum 45 und durch die Öffnung 32 in die Düsenspitzenbaugruppe 13. Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Pumpen 15 sind in der Ausführung solchen von US-Patent Nr. 5,236,641 ähnlich. Die Polymerschmelze wird seitlich in der Düsenspitze 13 verteilt und durch die Öffnungen 53 als Seite-an-Seite-Fäden 14 ausgestoßen. Luft fließt unterdessen von den Verteilerkanälen 29, 103, 111, 109, 113 und 114, wo die Luft erwärmt wird. Luft kommt durch die Öffnung 39 in jedes Modul 12 und fließt durch die Löcher 49 und in die Schlitze, wobei sie als konvergierende Luftbahnen an oder nahe der Düsenspitze des Nasenstücks 52 ausströmt. Die konvergierenden Luftbahnen berühren die Fäden 14, die aus den Öffnungen 53 ausgestoßen werden, und strecken diese durch Zugkräfte und tragen diese auf das darunterliegende Substrat in einem zufälligen Muster auf. Dieses erzeugt eine allgemein einheitliche Auftragung von schmelzgeformtem Material auf das Substrat.

Sobald die Erzeugung angefangen hat und die Düsenbaugruppe sich im Betriebsmodus befindet, kann das Muster des schmelzgeformten Materials durch Schalten jeder Kombination der Düsensegmente vom Betriebsmodus zum Umwälzmodus variiert werden. Der Regler 3 eines zu schaltenden Segments würde Ventil 21 des fadenbildenden Düsenmoduls 12 zum Schließen betätigen, während der Regler 4 das Ventil 55 des Umwälzmoduls zum Öffnen betätigen würde, wodurch der Fluss des Polymers durch die Auslassleitung von der Pumpe vom Düsenmodul zum Umwälzmodul schaltet Weil die Düsensegmente in der Maschinenrichtung schmal sind und weil eine große Anzahl an Segmenten verwendet werden können, kann eine breite Vielzahl von präzise aufgebrachten Beschichtungen erzeugt werden. Die Düsensegmente können zwischen dem Betriebsmodus und Umwälzmodus nach dem Willen des Bedieners hin- und her geschalten werden.

In jedem der Module 12 sind die Polymerflüsse und Luftströme grundsätzlich dieselben, wobei der Unterschied jedoch in der Düsenart liegt, die am Modul bereitgestellt wird. In der Spiraldüse wird ein Einzelfaden extrudiert und Luftstrahlen sind gerichtet, um dem Einzelfaden einen Wirbel zu erteilen. Die Wirbelwirkung zieht den Einzelfaden hinunter und trägt ihn als überlappende Wirbel auf das Substrat auf, wie in der vorstehenden erwähnten US-Patent Nr. 5,728,219 beschrieben. In den nicht-luftunterstützten Düsen sind die Luftöffnungen abgedichtet, und nur ein kontinuierlicher Wulst oder eine kontinuierliche Schicht wird vom Düsenmodul dispensiert. Wie vorstehend festgestellt, kann die Baugruppe 10 mit verschiedenen Düsen bereitgestellt werden, um eine Vielzahl von Auftragungsmustern zu erzielen.

Typische Betriebsparameter sind wie folgt: Polymer Schmelzklebstoff Temperatur der Düse und des Polymers 280°F bis 325°F (536°C bis 617°C) Temperatur der Luft 280°F bis 325°F (536°C bis 617°C) Polymerfließgeschwindigkeit 0,1 bis 10 Gramm/Loch/Minute Strömungsgeschwindigkeit der heißen Luft 0,1 bis 2 SCFM/Zoll Auftragung 0,05 bis 500 g/m2

Wie vorstehend festgestellt, kann die Düsenbaugruppe 10 beim Schmelzblasformen jedes polymeren Materials verwendet werden, aber Schmelzblasformen von Klebstoffen ist das bevorzugte Polymer. Die Klebstoffe schließen EVA's ein (z. B. 20–40 Gew.-% VA). Diese Polymere weisen allgemein niedrigere Viskositäten auf als solche, die in schmelzblasgeformten Bahnen verwendet werden. Die herkömmlichen brauchbaren Schmelzklebstoffe schließen solche ein, die in den US-Patenten Nr. 4,497,941, 4,325,853 und 4,315,842 offenbart sind, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.

Die bevorzugten Schmelzklebstoffe schließen Klebstoffe auf SIS- und SBS-Blockcopolymer-Basis ein. Diese Klebstoffe enthalten ein Blockcopolymer, einen Klebrigmacher und ein Öl in verschiedenen Verhältnissen. Die vorstehenden Schmelzklebstoffe sind nur zur Veranschaulichung; andere Schmelzklebstoffe können auch verwendet werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf das Schmelzblasformen von Schmelzklebstoff beschrieben worden ist, sollte es selbstverständlich sein, dass die Erfindung auch verwendet werden kann, um ein Polymer bei der Herstellung von Bahnen schmelzblaszuformen. Die Abmessungen der Düsenspitze können bei bestimmten Merkmalen einen kleinen Unterschied aufweisen, wie in den vorstehenden erwähnten US-Patenten Nr. 5,145,689 und 5,618,566 beschrieben.

Die typischen Harze zum Erzeugen einer Schmelzblasbahn schließen einen breiten Bereich von Polyolefinen, wie Propylen- und Ethylenhomopolymeren und -copolymeren ein.

Spezifische Thermoplaste schließen Ethylenacrylcopolymere, Nylon, Polyamide, Polyester, Polystyrol, Poly(methylmethacrylat), Polytrifluorchlorethylen, Polyurethane, Polycarbonate, Silikonsulfid und Poly(ethylenterephthalat), Pech und Mischungen der vorstehenden ein. Das bevorzugte Harz ist Polypropylen. Die vorstehende Liste soll nicht beschränken, weil neue und verbesserte Schmelzblasthermoplastharze fortwährend entwickelt werden.

Die Erfindung kann auch mit Vorteil beim Beschichten von Substraten oder Gegenständen mit Thermoplasten verwendet werden.

Das Thermoplastpolymer, Schmelzklebstoffe oder solche, die beim Schmelzblasformen von Bahnen verwendet werden, können zur Düse durch verschiedene bekannte Vorrichtungen, einschließlich Extrudern, Dosierpumpen und der dergleichen, zugeführt werden. Es ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung mit luftunterstützten oder nicht-luftunterstützten Düsenbaugruppen verwendet werden kann.

Legende 2Umwälzmodul; Modul 2A–DUmwälzmodule; Module 3Mittel; Steuermittel; pneumatischer Regler; Schalter 3A–Dpneumatische Regler; Regler 4Steuermittel; pneumatischer Regler; Schalter 4A–Dpneumatische Regler; Regler 7Endplatte 8Endplatte 9Substrat 10segmentierte Düsenbaugruppe; Düsenbaugruppe; Baugruppe; Düse 11Verteiler(segment); segmentierter Verteiler; Segment; Schmelzblassegment 11A–DSegmente; Platten 12Düsenmodul; Modul; fadenbildende Düse; fadenbildendes Düsenmodul 12A–DDüsenmodule; Module 13Düse; Düsenmoduldüse; Schmelzblasdüse; Düsenspitze; Düsenspitzenbaugruppe 14Faden; Fäden; Polymerstrom; Seite-an-Seite-Fäden 14A–CPolymerströme 15Rotationsverdrängerpumpe; (nichtmodulare) Pumpe; Getriebepumpe 15A–DRotationsverdrängerpumpen; Pumpen; Rotationspumpen; Getriebepumpen 16Düsenkörper 17kreisförmige Aussparung; obere Aussparung 18kreisförmige Aussparung; untere Aussparung 19schmale Öffnung 20kontinuierliche oder diskontinuierliche Schicht; Endprodukt 21Mittel; luftbetätigtes Ventil; Ventilbaugruppe; Ventil; Modulventil 21A–DVentile; Düsenmodulventile 22Kolben; Ventilkolben 23kreisförmige Kammer; Kammer; zylinderförmige Kammer 24Gewindestecker 24aJustierstift 25Schaft; Ventilschaft 26Seitenöffnung; Öffnung 27Seitenöffnung; Öffnung 29Prozesslufteinlass; Einlass; Leitung; Verteilerkanal 30Gewindeventileinsatzelement; Einsatzelement 31zentrale Öffnung; zentraler Kanal; axiale Öffnung 32Ventilöffnung; Öffnung 34Hohlraum 36oberer Teil des Einsatzelements 30 37Umfangsöffnungen; Öffnungen; Kanäle 38Seitenöffnung 38A–DÖffnungen 39Öffnung 39A–DLüfteinlässe 40Ende des Schafts 25 41Übertragungsplatte 42Düsenspitze 43aLuftplatte 43bLuftplatte 44Polymeröffnung; Öffnung 44A–CRegler 45ringförmiger Raum 49Luftlöcher; Löcher 50Bolzen 52dreieckiges Nasenstück; Nasenstück 53Öffnung 54oberer Körper; Körper 55Ventil; Mittel; Ventilbaugruppe; Baugruppe; Umwälzmodulventil 55A–DVentile 56Düsenspitze 57Kolben 58Ventilschaft; Schaft 59Polymerfließöffnung; Öffnung 61Öffnung 61A–DÖffnungen 62unterer Umwälzblock; Block; Umwälzblock 63Öffnung 64Polymerfließkanal 65äußerer Auslass; Auslass 65aStecker 66Kanal; Fließkanal 67rechtwinkliger Kanal 69Modulauslass; Auslass 69A–DModulauslass 70Elektroheizung 71Verteilersegmenteinlass; Fließkanal 71A–DVerteilereinlass 72Kanal; Auslass; Auslasskanal 73Pumpengehäuse; Gehäuse; Aussparung 73A–DAussparungen 75Polymereinlasskanal; Fließkanal; Einlass; Verteilerkanal 76Polymerauslasskanal; zentraler Kanal; Fließkanal; Kanal 76A–DKanäle; Polymerauslasskanäle 77Polymerauslasskanal; Fließkanal; Kanal 77A–DKanäle 78Polymerauslasskanal; Verteilerkanal; Fließkanal 78A–DKanäle 80Freilaufwelle; integrale Welle; Welle 81Mittel; Polymereinlass; Leitung 82angetriebenes Rotationselement; Zahnrad 82A–DZahnräder (angetriebene Elemente); Pumpenzahnräder 83Zahnrad 83A–DZahnräder 84Motor 85(integrale) Antriebswelle; durchgehende Welle; Welle; Pumpenantriebswelle 86Kupplung 88zwischen den Zähnen der Zahnräder 89(großer) O-Ring 89aRille 90Pfeife 91ALoch 91BGewindeloch 91CGewindeloch 91D–HGewindelöcher 92ALoch; gebohrtes Loch 92Bversenktes Loch 92C–Hgebohrte und versenkte Löcher 93Bolzen 93ABolzen 93BBolzen 93C–GBolzen 97Verbindung zwischen Endplatte 7 und Segment 11A 97Agebohrtes und versenktes Loch 98Verbindung zwischen Endplatte 8 und Segment 11D 99Isolierungsschlitze 101Schlitz; kreisförmige Rille 102a–hLöcher 103Luftströmungskanal; Loch; Verteilerkanal 103a–hununterbrochene Fließkanäle; Kanäle 106Schlitz; Rille 107Schlitz; Rille 108Schlitz; Rille 109Schlitz; Verteilerkanal 111Schlitz; Verteilerkanal 112Heizungselement 113Luftkanal; Kanal; Verteilerkanal 114Fließkanal; Verteilerkanal 114A–DLöcher 115Einlass; Leitung 116(Instrumenten-)Luftkanal; Mittel; Fließkanal; (Fließ-)Leitung; Kanal; Loch 116aOberseite des Lochs 117(Instrumenten-)Luftkanal; Mittel; Fließkanal; (Fließ-)Leitung; Kanal; Loch 117aOberseite des Lochs 118ununterbrochener Fließkanal; Kanal 119Kanal 120Dreiwegemagnetventil; Magnetventil 120A–DMagnetventile 121Elektronikregler 122Ausströmöffnung 123Fließkanal; Leitung 124Ausströmöffnung 125Leitung 126Seitenloch; Loch 127Seitenloch; Loch 128sich verjüngende Oberfläche 130Rotationsverdrängerpumpe; Pumpe; Getriebepumpe; modulare Pumpe 130A–DPumpeneinheiten; Pumpen 131Platte; Endplatte 132Platte; Endplatte 133Mittelplatte; Platte 136Stift 137Stift 137a–egebohrte Löcher; Löcher 138a–eSpanlöcher; Löcher 139a–eGewindelöcher; Löcher 140Gehäuse 141angetriebenes Rotationselement; Antriebszahnrad; Zahnrad 142Mitläuferzahnrad; Zahnrad 143Antriebswelle; Wellenstumpf; Welle; Pumpenantriebswelle 143A–DPumpenwelle 144Zapfen 144A–DZapfen 145Schlitz 145A–DSchlitze 146Loch 147Loch; Wellenloch 148Schlitz 149Mitläuferwelle; Welle 150Verteilersegment; Verteiler 150A–DSegmente; Verteilersegmente 151Loch 152Loch 153Pumpenhohlraum; Hohlraum 154Polymereinlass; Einlass; Loch 155Polymerauslass; Auslass; Loch; Polymerloch 156Fließkanal; Kanal 157Fließkanal; Kanal 158Auslassloch; Auslass 159Einlass; Verteiler; Polymerloch 160Aussparung 161Auslass 162Verteilereinlass; Verteiler; Polymerloch 163Auslassloch; Loch 164Wellenloch; Loch 165Antriebswelle 166Endplatte; Platte 167Düsenendplatte; Endplatte 168Schlitz

Anspruch[de]
  1. Segmentierte Düsenbaugruppe (10), die Folgendes umfasst:

    (a) eine Mehrzahl von Verteilersegmenten (11), wobei jedes Verteilersegment (11) einen Polymereinlasskanal und einen Polymerauslasskanal (76, 77, 78) aufweist, wobei die genannten Verteilersegmente in einer Seite-an-Seite-Beziehung mit den Polymereinlasskanälen in Fluidverbindung zur Bildung eines Polymerfließkanals verbunden sind;

    (b) wenigstens eine Rotationsverdrängerpumpe (15, 130) zum Aufnehmen einer Polymerschmelze und zum Bewirken des Abfließens der Polymerschmelze in die Polymerauslasskanäle (76, 77, 78), wobei die oder jede Pumpe (15, 130) ein angetriebenes Rotationselement (82, 141) aufweist;

    (c) ein Düsenmodul (12), umfassend (i) einen Düsenkörper (16), der mit jedem Verteilersegment (11) gekoppelt ist und einen Polymerfließkanal in Fluidverbindung mit dem genannten Polymerauslasskanal (76, 77, 78) seines zugehörigen Verteilersegments hat; und (ii) eine Düse (13), die an dem genannten Düsenkörper (16) montiert ist und einen Polymerfließkanal in Fluidverbindung mit dem genannten Polymerfließkanal seines zugehörigen Düsenkörpers hat, um die Polymerschmelze aufzunehmen und einen oder mehrere Fäden (14) daraus auszustoßen; und

    (d) Mittel (81) zum Zuführen einer Polymerschmelze zum Polymereinlasskanal jedes Verteilersegments (11), so dass die Schmelze zu den Polymereinlasskanälen der Verteilersegmente (11) verteilt wird und zum Auslasskanal fließt,

    dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Verteilersegment (11) eine Rotationsverdrängerpumpe (15, 130) positioniert ist, um eine Polymerschmelze aus dem genannten Polymereinlasskanal des Verteilersegmentes (11) aufzunehmen und die Polymerschmelze in den Polymerauslasskanal (76, 77, 78) abzulassen, so dass die auf die Polymereinlasskanäle verteilte Schmelze in jedem Segment zur Pumpe (15, 130) und von dort zum Auslasskanal (76, 77, 78) fließt; dadurch, dass jede Verdrängerpumpe (15, 130) ein angetriebenes Rotationselement (82, 141) beinhaltet; dadurch, dass die Baugruppe ferner eine Antriebswelle (85, 143) aufweist, die durch die Verteilersegmente (11) verläuft und mit dem angetriebenen Rotationselement (82, 141) jedes Verteilersegments (11) zum Antreiben jeder Pumpe (15, 130) verbunden ist, und dadurch, dass ein Motor (84) mit der Antriebswelle (85, 143) gekoppelt ist, um die genannten angetriebenen Rotationselemente (82, 141) zu drehen, so dass Polymerschmelze in die genannten Polymerauslasskanäle (76, 77, 78) gepumpt wird.
  2. Düsenbaugruppe nach Anspruch 1, ferner umfassend Mittel (21) zum selektiven Öffnen und Schließen des Polymerfließkanals jedes Düsenmoduls (12), so dass Polymerschmelze vom Polymerauslasskanal durch das Düsenmodul fließt, während der Polymerfließkanal des Moduls offen ist, und Mittel (2) zum Umwälzen der Polymerschmelze von den Polymerauslasskanälen (76, 77, 78) der Verteilersegmente (11) zu dem Mittel zum Zuführen einer Polymerschmelze zu jedem Verteilersegment (11), wobei der Polymerfließkanal des Düsenmoduls (12) geschlossen ist.
  3. Düsenbaugruppe nach Anspruch 2, wobei das Mittel zum Umwälzen der Polymerschmelze ein Umwälzmodul (2) aufweist, das an jedem Verteilersegment (11) montiert ist, wobei jedes Umwälzmodul (2) einen Polymerfließkanal in Fluidverbindung mit dem Polymerauslasskanal (76, 77, 78) seines zugehörigen Verteilersegments (11) aufweist, und Ventile (55) zum selektiven Öffnen und Schließen seines Polymerfließkanals.
  4. Düsenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei an jedem Verteilersegment (11) ferner ein Umwälzmodul (2) mit einem Polymerfließkanal in Fluidverbindung mit dem Polymerauslasskanal (76, 77, 78) montiert ist, wobei die genannte Düsenbaugruppe (10) ferner Mittel (3, 21, 55) zum selektiven Regeln des Flusses von Polymerschmelze in der Polymerauslassleitung entweder zum Düsenmodul (12) oder zum Umwälzmodul (2) beinhaltet.
  5. Düsenbaugruppe nach Anspruch 4, wobei die Baugruppe ferner einen Kanal zum Umwälzen der Polymerschmelze vom Umwälzmodul (2) zu dem Mittel (81) zum Zuführen von Polymerschmelze zum Polymerfließkanal jedes Verteilersegments (11) beinhaltet.
  6. Düsenbaugruppe nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei jedes Düsenmodul und jedes Umwälzmodul ein Ventil (21, 55) zum Öffnen und Schließen der Polymerfließkanäle darin sowie Steuermittel (3, 4) zum selektiven Öffnen und Schließen des Ventils (21) des Düsenmoduls (12) und des Ventils (55) des Umwälzmoduls (2) aufweist, so dass Polymerschmelze in dem Polymerauslasskanal zum Düsenmodul (12) oder zum Umwälzmodul (2) fließt.
  7. Düsenbaugruppe nach Anspruch 6, wobei das Ventil (21) des Düsenmoduls und das Ventil (55) des Umwälzmoduls luftbetätigt und das Steuermittel (3, 4) pneumatisch sind.
  8. Düsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in jedem Düsenmodul (12) ein luftbetätigtes Ventil (21) zum Öffnen und Schließen des Polymerfließkanals montiert ist, und wobei jedes Verteilersegment Instrumentenluftkanäle (116, 117) zum Zuführen von Luft zu und von dem luftbetätigten Ventil (21) hat, wobei die genannte Baugruppe ferner Steuermittel (3) zum selektiven Zuführen von Luft zu und von den Luftkanälen (116, 117) des Verteilersegments umfasst.
  9. Düsenbaugruppe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in jedem Verteilersegment (11) ein Luftströmungskanal (103) ausgebildet ist, wobei die Luftkanäle der verbundenen Verteilersegmente in Fluidverbindung sind und wobei jeder Düsenkörper (16) einen Luftströmungskanal in Fluidverbindung mit dem Luftkanal seines zugehörigen Verteilersegments (11) und jede Düse (13) einen Luftströmungskanal in Fluidverbindung mit dem Luftströmungskanal seines zugehörigen Düsenkörpers (16) hat, wobei die Baugruppe ferner Mittel (116, 117) zum Zuführen eines Instrumentengases zum Luftströmungskanal jedes Verteilersegments sowie Mittel zum Zuführen von Luft zu den Luftströmungskanälen jedes Verteilersegments (11) umfasst, so dass Luft durch jedes Düsenmodul (12) durch die Düse (13) in Kontakt mit dem/den aus der Düsenmoduldüse (13) austretenden Faden oder Fäden (14) strömt.
  10. Düsenbaugruppe nach Anspruch 9, wobei jede Düse (13) aus der Gruppe bestehend aus Schmelzblasdüsenspitze, Spiralsprühdüse und Sprühdüse ausgewählt ist.
  11. Düsenbaugruppe nach Anspruch 10, wobei die Düse (13) an wenigstens einem Düsenmodul (12) eine Schmelzblasdüsenspitze ist.
  12. Düsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei jedes Verteilersegment (11) Elektroheizungen (70) zum Erhitzen des Polymers und der Luft beinhaltet und wobei der Luftkanal jedes Verteilersegments (11) in Fluidverbindung mit den Luftkanälen der anderen Verteilersegmente ist, so dass Luft durch jedes Segment strömt, bevor sie zu dem am Verteilersegment (11) montierten Modul (12) strömt.
  13. Düsenbaugruppe nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend ein Paar Endplatten (7, 8), die seitlich die Mehrzahl von Verteilersegmenten (11) abschließen, wobei das Paar Endplatten (7, 8) so konfiguriert ist, dass es die Polymerschmelze dem Polymerfließkanal der Verteilersegmente (11) zuführt.
  14. Düsenbaugruppe nach Anspruch 13 in Abhängigkeit von einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jedes Düsenmodul (12) eine Schmelzblasdüse (13) beinhaltet, die so konfiguriert ist, dass sie Prozessluft ausstößt, die einen vom Düsenmodul (12) ausgegebenen Faden bewegt, wobei das Paar Endplatten (7, 8) ferner so konfiguriert ist, dass es Prozessluft zur Mehrzahl von Verteilersegmenten (11) zuführt, wobei jedes Verteilersegment ferner einen Prozessluftkanal in Gasverbindung mit den anderen Verteilersegmenten umfasst, um einen kontinuierlichen Prozessluftströmungskanal zu bilden, wobei der Prozessluftströmungskanal so konfiguriert ist, dass er Prozessluft jeweils einem der Düsenmodule (12) zuführt.
  15. Düsenbaugruppe nach Anspruch 14, wobei der genannte Prozessluftströmungskanal jedes Verteilersegments (11) eine Mehrzahl von Löchern (103) umfasst, wobei das Paar Endplatten (7, 8) Schlitze (101, 106, 107, 108) aufweist, die die Mehrzahl von Löchern (103) zur Bildung eines kontinuierlichen Prozessluftströmungskanals verbindet, der bei mehreren Durchläufen der Prozessluft durch die Mehrzahl von Verteilersegmenten (11) erhitzt wird.
  16. Segmentierte Düsenbaugruppe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Düsen (13) jedes Düsenmoduls (12) in einer Reihe angeordnet sind und wobei das angetriebene Rotationselement (82, 141) jedes Verteilersegmentes (11) um eine Achse parallel zu der Reihe von Düsen (16) rotiert.
  17. Düsenbaugruppe nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der wenigstens zwei Verteilersegmente (11) identisch sind.
  18. Düsenbaugruppe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Baugruppe 2 bis 100 Verteilersegmente (11) umfasst.
  19. Düsenbaugruppe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei jedes Verteilersegment (11) und das daran montierte Modul eine Länge von 0,25 bis 1,5 Zoll (0,635 bis 3,81 cm) hat.
  20. Düsenbaugruppe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Verdrängerpumpe eine Getriebepumpe (15, 130) ist.
  21. Düsenbaugruppe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Welle einen in jedem Segment montierten Wellenstumpf (143) umfasst und die Wellenstümpfe so in einer Ende-an-Ende-Beziehung verbunden sind, dass der Motor (84) die verbundenen Wellenstümpfe (143) als eine Einheit antreibt.
  22. Düsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei eine einzelne einheitliche Antriebswelle (85) vorgesehen ist, die antriebsmäßig mit jedem angetriebenen Rotationselement (83) verbunden ist.
Es folgen 9 Blatt Zeichnungen






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