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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Technisches
Gebiet
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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet von textilen Beschichtungsmaschinen und
spezieller auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Anbringen
einer geschäumten
Beschichtung an einem laufenden textilen Substrat.
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2. Hintergrundinformation
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Die
Verarbeitung textiler Waren und ähnlicher
Substrate beinhaltet typischerweise die Anbringung verschiedener
Beschichtungsmaterialien an der Ware, um spezifische Zwecke zu erreichen.
Zum Beispiel werden Bindemittelbeschichtungen auf einigen textilen
Substraten verwendet, um die strukturelle Integrität des Substrates
zu verbessern, und häufig werden
Farbstoffbeschichtungen auf textilen Substraten verwendet, um eine
gewünschte
Warenfarbe zu erzielen. Ungeachtet der speziellen Beschichtung, die
angebracht wird, müssen
zwei wichtige und häufig
widerstreitende Überlegungen
beachtet werden. Erstens ist es wichtig, dass die erforderliche
Menge an Beschichtungsmaterial gleichmäßig an dem textilen Substrat
angebracht wird. Wenn nicht ausreichend Beschichtungsmaterial gleichmäßig an dem Substrat
angebracht wird, kann dies zu Mängeln
wie nicht ausreichender struktureller Integrität des textilen Substrats im
Fall von Bindemittelbeschichtungsprozessen oder inkonsistenter oder
schwankender Färbung
im Fall eines Farbstoffbeschichtungsprozesses führen. Zweitens muss das Beschichtungsmaterial
effizient angebracht werden.
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Die
Verwendung von mehr Beschichtungsmaterial als erforderlich ist unwirtschaftlich
und daher teuer, und das Anbringen von Beschichtungsmaterialien
in einer ineffizienten Weise, wie Sprühen, kann zu einer Verunreinigung
der Umgebung führen
und kostenintensive Maßnahmen
erfordern, um die Auswirkung des Beschichtungsprozesses auf die
Umgebung zu reduzieren.
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Das
Anbringen einer gleichmäßigen Beschichtung
an einem textilen Substrat in einer effizienten Weise ist besonders
schwierig, wenn das Beschichtungsmaterial ein Material wie Latex
oder irgendein anderes Material ist, das bei atmosphärischem
Druck filmbildend ist. Diese Beschichtungsmaterialien weisen typischerweise
höhere
Viskositäten
auf als viele textile Beschichtungsmaterialien und können auch
im Inneren einer Beschichtungsmaschine trocknen und dadurch den
Fluss in dieser Maschine verstopfen oder reduzieren. Wenn eine Beschichtung
mit filmbildenden Beschichtungsmaterialien durchgeführt wird,
müssen
daher Vorsichtsmaßnahmen
getroffen werden, wenn die Substratlinie stoppt oder wenn ein Beschichtungsprozess
beendet ist. Die Beschichtungsvorrichtung muss nach dem Betrieb
ausreichend von dem filmbildenden Material gereinigt werden, oder
die Maschine muss in einem solchen Zustand verlassen werden, dass
es dem Beschichtungsmaterial nicht möglich ist, auf den Innenwänden der
anbringenden Maschine zu trocknen. Dies ist im Bereich der Anbringungsdüse besonders wichtig,
die so bemessen ist, dass sichergestellt ist, dass eine spezifische
Menge an Material angebracht wird. Jeglicher Filmaufbau an den Wänden der
Anbringungsdüse
kann entweder die Düse
verstopfen oder dazu führen,
dass weniger als die ausgelegte Menge an Beschichtungsmaterial zugeführt wird.
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Es
gibt mehrere bekannte Verfahren zum Anbringen von Beschichtungen
an einem textilen Substrat. Ein derartiges Verfahren ist das Eintauchen
eines laufenden Substrats in ein Bad des Beschichtungsmaterials.
Dieses Verfahren bringt üblicherweise mehr
Beschichtungsmaterial als erforderlich an dem laufenden Substrat
an, und somit ist es häufig
notwendig, dass das Substrat nachfolgenden Prozessen unterzogen
wird, wie Quetschwalzen oder Trocknern, um überschüssiges Beschichtungsmaterial
und Feuchtigkeit zu entfernen. Dieses Eintauchverfahren ist daher
ineffizient, da zu viel Beschichtungsmaterial an dem Substrat angebracht
wird, und ist unwirtschaftlich, da einiges Beschichtungsmaterial
in dem nachfolgenden Prozess der Entfernung des überschüssigen Materials verloren geht.
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Ein
weiteres bekanntes Verfahren zur Beschichtung eines textilen Substrats
besteht darin, Beschichtungsmaterial an der Oberfläche eines
laufenden Substrats anzubringen und zu ermöglichen, dass Beschichtungsmaterial
das Substrat durch Absorption oder durch Kapillarwirkung imprägniert.
Absorption und Kapillarwirkung können
jedoch in einer ungleichmäßigen Anbringung
von Beschichtungsmaterial resultieren, insbesondere wenn viskose
Beschichtungsmaterialien verwendet werden, wie Latex, da die Effektivität dieser
Verfahren zu einem großen
Teil von der Struktur oder der Zusammensetzung des Substrats abhängig ist.
Ein ungleichmäßiges Substrat
führt häufig zu
einer ungleichmäßigen Absorptions-
oder Kapillarbeschichtung. Wenn auf Absorption oder Kapillarwirkung
vertraut wird, führt
dies außerdem
dazu, dass mehr Beschichtungsmaterial als erforderlich an der Oberfläche des
Substrats angebracht wird, um sicherzustellen, dass genug Beschichtungsmaterial
zum Eindringen in die Ware zur Verfügung steht. Die überschüssigen Beschichtungsmaterialien
müssen
dann unter Verwendung von Vorrichtungen wie einem Abstreichmesser
oder einer Messerkante von der Ware entfernt werden.
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In
der Erkenntnis der Beschränkungen
der Kapillarwirkungsbeschichtung wurden verschiedene weitere Beschichtungstechniken
entwickelt. Eine Variante beinhaltet zum Beispiel das Anwenden von
Vakuum auf das Substrat, um auf einer Oberfläche aufgebrachtes Beschichtungsmaterial
in das Substrat hineinzuziehen. Eine weitere Variante beinhaltet
das Führen
des beschichteten Substrats durch eine Reihe von Quetschwalzen,
um Be schichtungsmaterial in das Substrat hineinzudrücken. Wenngleich
diese Varianten möglicherweise
effizienter als eine reine Beschichtung einer textilen Ware sind,
können
sie auch unerwünschte
Resultate erzeugen, wie das Fehlen einer gleichmäßigen Verteilung des Beschichtungsmaterials
und die Verschwendung von Beschichtungsmaterial.
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Es
wurde ein Anzahl von Versuchen unternommen, die Nachteile der vorstehend
erwähnten Beschichtungsprozesse
zu überwinden,
und viele dieser Versuche beinhalten die Verwendung von geschäumten Beschichtungsmaterialien.
Verfahren mit geschäumter
Beschichtung sind vorteilhaft, da sie die Zufuhr von Beschichtungsmaterial
zu einem Substrat unter Verwendung von weniger Wasser als bei Verfahren
mit nicht geschäumter
Beschichtung ermöglichen.
Dies resultiert in einem geringeren Ablauf überschüssiger Flüssigkeiten – die geeignete Beseitigungsmaßnahmen
erfordern – und
einem geringeren Energieverbrauch, da eine nachfolgende Maschine zur
Entfernung von überschüssigem Wasser
von Waren bei Verwendung von Techniken mit geschäumter Beschichtung eliminiert
ist.
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Aber
selbst geschäumtes
Beschichtungsmaterial weist Nachteile auf. Zum Beispiel ist es häufig schwierig,
eine gleichmäßige Anbringung
von geschäumtem
Beschichtungsmaterial an einem Substrat zu erreichen, da die Ergebnisse
herkömmlicher Verfahren
mit geschäumter
Beschichtung häufig
von der Struktur des textilen Substrats oder der Viskosität des Beschichtungsmaterials
abhängig
sind.
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Ein
weiteres Problem bei herkömmlichen Verfahren
mit geschäumter
Beschichtung besteht darin, wie eine Anpassung an Unterbrechungen
oder Stopps in der textilen Prozesslinie zu erreichen ist. Diese
Schwierigkeit resultiert aus der Tatsache, dass geschäumtes Material über die
Zeit hinweg zusammenfällt
und ungleichmäßig wird,
wenn es dem Druck ermöglicht
wird, sich in dem Verteilungspfad auszugleichen. Wenn die Verarbeitung
eines textilen Substrats angehalten wird, wie es erforderlich ist,
um Ma schinenstopps stromaufwärts
oder stromabwärts
eines laufenden textilen Substrats zu berücksichtigen, um ein Brechen
des Substrats zu korrigieren oder um Substratmaterialien zu ändern, dann
muss entweder der Schaumapplikator geschlossen werden – wodurch
ein Ausgleichdruck in dem Schaumverteilungssystem riskiert wird – oder der
Schaumfluss kann fortgesetzt werden – wodurch Beschichtungsmaterialien verschwendet
werden und jener Bereich des laufenden Substrats verschwendet wird,
auf dem sich das überschüssige Beschichtungsmaterial
während
des Stopps der Linie anhäuft.
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Das
Problem wird noch weiter durch die Tatsache komplizierter gemacht,
dass viele Textilfabrikanlagen die Ware mit der Oberseite nach unten
verarbeiten. Diese Prozedur ermöglicht
Arbeitern eine klare Sichtbarkeit der Prozesse, die an der Rückseite der
Ware auftreten, eine Verarbeitung von textilen Waren mit der Oberseite
nach unten ist jedoch für
Beschichtungsmaschinen problematisch, die ein filmbildendes Beschichtungsmaterial
aufbringen, da bei einem Stopp oder Abschalten der Warenlinie das
Risiko besteht, dass die filmbildende Beschichtung in der Applikatordüse oder
auf der Innenseite der Beschichtungszufuhrleitung trocknet. Wenn
das Beschichtungsmaterial ein geschäumtes filmbildendes Material
ist, ist das Problem noch schlimmer, da die zusätzliche Schwierigkeit besteht,
dem geschäumten
Material nicht zu erlauben, den Druck über die Verteilungsleitung
hinweg auszugleichen. Des Weiteren ist es wichtig, wenn Vorgänge abgeschlossen
sind, dass das filmbildende Beschichtungsmaterial geeignet von den
Applikatorkomponenten entfernt wird, die notwendigerweise nach unten
weisen, um die Beschichtung an der Rückseite einer mit der Oberseite nach
unten weisenden Ware anzubringen, wenn diese die Prozesslinie entlangläuft.
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Es
ist daher wünschenswert,
dass eine Beschichtungsvorrichtung die Fähigkeit aufweist, ein geschäumtes filmbildendes
Beschichtungsmaterial entlang der Breite eines laufenden, mit der
Oberseite nach unten weisen den Substrats gleichmäßig auszubringen, während gleichzeitig
die Möglichkeit
besteht, eine Anpassung an temporäre Linienstopps ebenso wie
langdauernde Produktionslinienstillstände zu erreichen, ohne dass
dies zu einer Düsenverstopfung
oder zu einem Aufbau von Beschichtungsmaterial an der Innenseite
der Wände
der Beschichtungsvorrichtung führt.
Diese Fähigkeit
ist wünschenswerterweise
unabhängig
von der Struktur des Substrats und unabhängig von dem verwendeten Beschichtungsmaterial.
Es wäre
außerdem
wünschenswert
für eine
derartige Maschine, dass sie leicht zu reinigen ist, ohne eine zeitaufwändige Demontage und/oder
eine manuelle Teilereinigung zu erfordern.
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Es
gibt zahlreiche Auslegungen von Schaumapplikatoren, die auf dem
Fachgebiet existieren, von denen mehrere in der Lage sind, eine
geschäumte
Beschichtung aus filmbildendem Material zu liefern. Diese Applikatoren
haben jedoch nicht alle der wünschenswerten,
vorstehend erörterten
Eigenschaften einer Beschichtungsvorrichtung erreicht. Das US-Patent
Nr. 4 562 097 für
Walter et al. offenbart zum Beispiel ein Verfahren zur Behandlung
eines porösen
Substrats durch Anbringen einer geschäumten Behandlungszusammensetzung
auf der Oberfläche
des Substrats mit einer Applikatordüse in Kontakt mit dem laufenden
Substrat. Wenngleich Latex als geeignete Behandlungszusammensetzung
offenbart ist, zielt das Patent von Walter et al. nicht speziell
auf das mit einer Latex-Anbringung verknüpfte inhärente Filmbildungsproblem oder
ein Verfahren zum Entfernen eines derartigen filmbildenden Materials
von dem Applikator ab, wenn dieser nicht in Gebrauch ist.
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Das
US-Patent Nr. 4 023 526 für
Ashmus et al. offenbart Schaumapplikatorköpfe für die Anwendung einer chemischen
Behandlung. Die Gleichmäßigkeit
der Schaumanbringung wird in dieser Vorrichtung jedoch durch den
Winkel und den Kontakt zwischen dem Substrat und der innenseitigen
Verjüngung
der stromabwärts
gelegenen Düsenlippe
bewirkt. Außerdem
zielt das Ashmus-Patent wie das zuvor erörterte Patent nicht speziell
auf das Problem der Filmbildung während Linienstopps oder die
Probleme ab, die auftreten, wenn der offenbarte Applikatorkopf in
einer Produktlinie für
eine Behandlung von Ware mit der Oberseite nach unten verwendet
wird.
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Das
US-Patent Nr. 5 219 620 für
Potter et al. offenbart einen Schaumapplikator, der zur Verwendung
in einer Fertigungslinie gedacht ist, die Ware mit der Oberseite
nach unten verarbeitet. Der Schaumapplikator von Potter et al. ist
ein bogenförmiger
Aufbau, der durch pneumatische oder hydraulische Zylinder über einen
Umhüllungswinkel
dicht gegen die laufende Ware gepresst wird, um einen gleichmäßigen Druck
und eine Abdichtung des Applikators gegen die Ware sicherzustellen.
Eine derartige Vorrichtung ist daher zur Verwendung bei der Anbringung
eines filmbildenden Materials an einem laufenden textilen Substrat
nicht wünschenswert,
das dem Applikatordruck nicht standhalten kann, ohne das Substrat
zu brechen. Außerdem
beinhaltet dieses Patent offenbar kein Latex oder andere filmbildende
Zusammensetzungen unter den beabsichtigten Behandlungszusammensetzungen,
und somit zielt es ebenfalls nicht auf das mit derartigen Verbindungen
verknüpfte,
spezielle Problem ab.
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Wenngleich
jedes der zuvor erörterten
Patente eine Vorrichtung mit bestimmten wünschenswerten Merkmalen beschreibt,
ist es klar, dass eine bessere Schaumbeschichtungsvorrichtung auf
dem Fachgebiet benötigt
wird. Spezieller besteht ein Bedarf für eine Schaumbeschichtungsvorrichtung,
die in der Lage ist, eine dosierte Menge an geschäumtem, filmbildendem
Beschichtungsmaterial an einem laufenden Substrat, das in einer
Fertigungslinie mit der Oberseite nach unten vorliegt, ungeachtet
der Struktur des Substrats und ungeachtet der Viskosität des Beschichtungsmaterials
gleichmäßig anzubringen. Es
besteht für
eine derartige Beschichtungsvorrichtung auch der Bedarf, dass sie
die Fähigkeit
aufweist, sich an temporäre
Linienstopps anzupassen, ohne eine signifikante Menge an Beschichtungsmaterial
zu verschwenden, wenn die Linienfertigung wieder beginnt, und sich
an langandauernde Linienstopps anzupassen, ohne dass es einer Filmbildung
möglich gemacht
wird, die Applikatordüse
oder das zugehörige
Schaumzufuhrleitungssystem zu verstopfen. Schließlich sollte eine derartige
Beschichtungsvorrichtung die Fähigkeit
aufweisen, von geschäumtem Material
in einer effizienten und einfachen Weise gereinigt zu werden. Tatsächlich ist
eine Beschichtungsvorrichtung, die alle diese Attribute besitzt,
in der Lage, einem laufenden Substrat eine spezifizierte Menge an
filmbildendem Beschichtungsmaterial effizient zuzuführen, ohne
signifikante Mengen an Beschichtungsmaterial zu verschwenden, und
eine derartige Maschine ist, wenn sie nicht mehr gebraucht wird,
in der Lage, Betriebsvorgänge
ohne das Risiko einer Filmbildung zu stoppen, welche die Applikatordüse verstopft.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung überwindet
die mit herkömmlichen
Schaumapplikatoren verknüpften Nachteile
durch Bereitstellen einer Beschichtungsvorrichtung mit einem Schaumapplikator,
der in der Lage ist, einem laufenden Substrat ungeachtet der Struktur
des Substrats eine dosierte Menge an viskosem geschäumtem Beschichtungsmaterial
zuzuführen.
Der Applikator der vorliegenden Erfindung ist zwischen einer Betriebsposition
benachbart zu einem laufenden Substrat und einer Spülposition
benachbart zu einem Spültrog
bewegbar. In seiner Betriebsposition führt der Applikator einem laufenden Substrat
in Kontakt mit einem offenen Schlitz des Applikators gleichmäßig eine
vorgegebene, dosierte Menge an geschäumtem Material zu. Druck- und Blasverhältnis des
geschäumten
Beschichtungsmaterials werden kontrolliert, um sicherzustellen,
dass die gewünschte
Menge an Beschichtungsmaterial gleichmäßig in einer Weise angebracht
wird, dass das Beschichtungsmaterial wenigstens teilweise in die
Zwischenräume
der Ware eindringt, bevor das geschäumte Material kollabiert. Die
Beschichtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann dazu verwendet
werden, verschiedene geschäumte
Beschichtungszusammensetzungen zuzuführen; sie ist jedoch aufgrund
der Fähigkeit
der Beschich tungsvorrichtung, sich sowohl an temporäre als auch
langandauernde Linienstopps anzupassen, ohne einen signifikanten
Schaumdruckausgleich oder eine signifikante Filmbildung und eine
zugehörige
Verstopfung des Applikators zu erlauben, besonders geeignet, filmbildende
Beschichtungszusammensetzungen mit einer hohen Viskosität, wie Latex,
zuzuführen.
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Die
Beschichtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung passt sich an
temporäre
Linienstopps durch Bereitstellen eines Ventilaufbaus in dem Applikator
an. Der Ventilaufbau weist ein Applikatorflussventilelement zum
Stoppen von Schaumfluss zu dem laufenden Substrat und ein Umleitungsflussventilelement
zum Umleiten von Schaumfluss zu einem Umleitungskanal auf, der ermöglicht,
dass sich geschäumtes
Beschichtungsmaterial weiter in dem Schaumversorgungssystem bewegt,
ohne an dem Substrat angebracht zu werden. Es kann ein Schaumrückführpfad eingerichtet
werden, in dem geschäumtes
Material, das aus dem Applikator über den Umleitungskanal austritt,
durch eine Schaumrückführpumpe
zu dem Schaumbildungskopf des Schaumgenerators und dann zurück zu dem
Applikator geleitet wird. Während
einer derartigen Schaumrückführung wird
die Zufuhr von frischem Beschichtungsmaterial und Luft zu dem Schaumgenerator
gestoppt. Wenn die Linie den Betrieb wieder aufnimmt, wird das Applikatorflussventilelement,
das einen Schaumfluss zu dem Applikatorschlitz verhindert, geöffnet, und
das Umleitungsflussventilelement wird geschlossen, wodurch ein Schaumfluss
zu dem laufenden Substrat wiederhergestellt wird. Wenn langandauernde
Fertigungsstopps erforderlich sind, kann die Beschichtungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung leicht wieder in eine Spülposition
positioniert werden, in welcher der offene Schlitz benachbart zu
einem Spültrog
ist. In dieser Position kann geschäumtes Material vollständig aus
dem Applikatorsystem in den Spültrog
gespült
werden.
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Die
Beschichtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann einen Applikator
beinhalten, der einen offenen Schlitz definiert und an einer Schwenkwelle
angebracht ist, die zwischen einem Paar von Trägerarmen gelagert ist. Ein
erster arbeitender Kolben-Zylinder-Mechanismus, der mit der Schwenkwelle
und einem der Trägerarme
operativ verbunden ist, kann dazu verwendet werden, den Applikator
zwischen einer Betriebsposition, in welcher der offene Schlitz im
Wesentlichen nach unten gewandt ist, unter der Horizontalen und
benachbart zu einem laufenden Substrat, und einer vorgegebenen Zwischenposition
zu verschwenken, in welcher der offene Schlitz im Wesentlichen über der
Horizontalen oder nach oben gewandt ist. Ein zweiter arbeitender
Kolben-Zylinder-Mechanismus, der operativ mit dem Beschichtungsvorrichtungsrahmen
und einem der Trägerarme verbunden
ist, kann dazu verwendet werden, den Applikator von der Zwischenposition
in eine Spülposition
zu bewegen, in welcher der offene Schlitz benachbart zu einem Spültrog ist.
Der zweite arbeitende Kolben-Zylinder-Mechanismus
kann auch verwendet werden, wenn sich der Applikator in der Arbeitsposition
befindet, um den Applikator zu kippen und dadurch einen Freiraum
zwischen dem Applikator und dem Spültrog bereitzustellen, während sich
der Applikator zwischen der Arbeits- und der Zwischenposition bewegt.
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Vorteilhafterweise
kann der Applikator der vorliegenden Erfindung betrieben werden,
während er
nach unten weist, um sich an textile Fertigungslinien mit nach unten
weisenden laufenden Waren anzupassen, und dann kann der Applikator
gespült
werden, während
er im Wesentlichen nach oben weist. Diese Orientierung nach oben
ermöglicht,
dass Spülfluid
in dem Applikator verbleibt, nachdem der Spülvorgang beendet ist, wodurch
eine Filmbildung auf den Wänden
des Applikators verhindert wird, indem sichergestellt wird, dass
die Wände
niemals austrocknen.
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Bei
Verwendung der Beschichtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung
kann ein geschäumtes
Beschichtungsmaterial an einem laufenden Substrat angebracht werden,
indem das laufende Substrat in einem linearen Lauf zwischen zwei
beabstandeten Trägerelementen
getragen wird, die auf einer Seite des Substrats positioniert sind.
Ein Schaumapplikator in Ver bindung mit einer schaumerzeugenden Quelle
wird dann in Kontakt mit dem laufenden Substrat zwischen den zwei
beabstandeten Trägerelementen
und auf der den Trägerelementen entgegengesetzten
Seite des laufenden Substrats platziert. Das Blasverhältnis und
der Systembetriebsdruck werden dann so gewählt, dass sichergestellt wird,
dass das geschäumte
Material dazu gebracht wird, von dem Schaumgenerator durch den Applikator
und auf das laufende Substrat derart zu fließen, dass das geschäumte Beschichtungsmaterial
wenigstens teilweise und vorzugsweise nur teilweise in die Zwischenräume des
laufenden Substrats eindringt, bevor das geschäumte Material kollabiert.
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Die
vorliegende Erfindung stellt außerdem ein
Verfahren zum Spülen
einer Schaumbeschichtungsvorrichtung bereit, bei dem zuerst ein
Spülschaum
in die Beschichtungsvorrichtung eingebracht wird und dann ein Hochgeschwindigkeitsspülfluid verwendet
wird. Es wurde festgestellt, dass dieses Verfahren geschäumtes Material
von einer Beschichtungsvorrichtung vollständiger wegspült als bei
Verwendung lediglich eines geraden Wasserspülstrahls, da der Spülschaum,
der eine Dichte aufweist, die der Dichte des geschäumten Beschichtungsmaterials ähnlicher
ist als die Dichte des Spülfluids,
effektiver beim Wegspülen
des geschäumten
Beschichtungsmaterials von dem Applikator ist. Die Verwendung eines
Spülschaums
verhindert Probleme, die mit einer herkömmlichen Wasserspülung verknüpft sind,
wie ineffektives Schaumspülen
aufgrund der Kanalbildung des Spülfluids
in dem geschäumten
Beschichtungsmaterial innerhalb der Rohrleitungen des Applikators.
Nach dem Spülen
des Applikators mit einem Spülschaum
kann vorteilhafterweise eine Hochgeschwindigkeits-Wasserspülung durchgeführt werden.
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Bei
Verwenden der Beschichtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung
ist es daher möglich, die
Vorteile der Verwendung geschäumter
Beschichtungsmaterialien ohne die Nachteile zu erhalten, die üblicherweise
mit filmbildenden Materialien verknüpft sind. Die Beschichtungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung führt
einem laufenden Substrat ungeachtet der Substratstruktur und ungeachtet
der Viskosität des
Beschichtungsmaterials gleichmäßig eine
vorgegebene, dosierte Menge an geschäumtem Material zu. Temporäre Fertigungsstopps
sind kein Problem mehr, da der Schaumfluss in dem Verteilungssystem aufrechterhalten
und um das Substrat herum umgeleitet wird. Die Wiederaufnahme des
Betriebs wird leicht durch erneutes Leiten des geschäumten Materials
durch den offenen Schlitz in dem Applikator und Schließen des
Umleitungskanals erreicht. Wenn die Beschichtungsvorgänge beendet
sind, kann die Beschichtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung leicht
in eine Spülposition
bewegt werden und unter Verwendung eines Spülschaums gefolgt von einem Spülfluid,
wie Wasser, vollständig
gereinigt werden. Der Applikator kann im Wesentlichen voll von Spülfluid belassen
werden, um eine Filmbildung entlang der Wände des Applikators vor der
nächsten
Verwendung der Beschichtungsvorrichtung zu verhindern. Diese und
weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der
folgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Ansprüche und unter
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlich werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Für ein vollständigeres
Verständnis
dieser Erfindung ist nunmehr auf die Ausführungsformen Bezug zu nehmen,
die in den begleitenden Zeichnungen detaillierter dargestellt und
nachstehend beschrieben sind. In den Zeichnungen, die nicht notwendigerweise
maßstabsgetreu
sind, ist:
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1 eine Draufsicht auf die
bevorzugte Ausführungsform
der Beschichtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, wobei der
Spültrog
teilweise weggeschnitten ist,
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2 eine Seitenansicht auf
die Beschichtungsvorrichtung entlang der Linie 2-2 in 1, wobei der Arbeitsmechanismus
und der Appli kator in verdeckten Linien hinter einer Seitendeckplatte
gezeigt sind und der Applikator in einer gekippten Position gezeigt
ist,
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3 eine vertikale Teilschnittansicht
der Beschichtungsvorrichtung entlang der Linie 3-3 in 1, die den Applikator in
der gekippten Position zeigt,
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4 eine Seitenansicht, teilweise
im Schnitt, der Beschichtungsvorrichtung entlang der Linie 4-4 in 1, die den Applikator in
der gekippten Position zeigt,
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5 eine Seitenansicht der
Beschichtungsvorrichtung, wobei die Seitenschutzplatte teilweise weggeschnitten
ist, um den Applikator in der Betriebsposition zu zeigen,
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6 eine Seitenansicht ähnlich 5 mit dem Applikator in
der gekippten Position,
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7 eine Seitenansicht ähnlich 5 mit dem Applikator in
der geschwenkten Position,
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8 eine Seitenansicht ähnlich 5 mit dem Applikator in
der Spülposition,
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9 eine Schnittansicht des
Applikatorventilaufbaus entlang der Linie 9-9 in 1, die den Pfad des Schaumflusses durch
den Applikator während
eines Beschichtungsvorgangs zeigt,
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10 eine Schnittansicht ähnlich 9, die den Fluss des geschäumten Materials
in dem Umleitungs-Betriebsmodus zeigt, und
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11 eine schematische Ansicht,
die einen Schaumrückführflusspfad
veranschaulicht.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nunmehr
wird die vorliegende Erfindung im Folgenden unter Bezugnahme auf
die begleitenden Zeichnungen vollständiger beschrieben, in denen
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung gezeigt sind. Diese Erfindung kann jedoch in vielen
verschiedenen Formen ausgeführt
werden und sollte nicht als auf die hierin dargelegten Ausführungsformen
begrenzt angesehen werden. Stattdessen sind diese Ausführungsformen
so bereitgestellt, dass diese Offenbarung durchgängig und vollständig ist
und dem Fachmann den Umfang der Erfindung vollständig vermittelt. Es versteht
sich, dass alle Alternativen, Modifikationen und Äquivalente
als im Wesen und Umfang der Erfindung enthalten betrachtet werden, wie
sie durch die beigefügten
Ansprüche
definiert ist.
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Sich
nunmehr 1 zuwendend,
ist dort eine Beschichtungsvorrichtung 10 zum Anbringen von
geschäumtem
Material an einem laufenden textilen Substrat gezeigt. Die Beschichtungsvorrichtung 10 beinhaltet
einen Rahmen 11, einen Spültrog 12 (der in 1 teilweise weggeschnitten
ist), einen Applikator 13 sowie einen Positioniermechanismus 16, der
den Applikator 13 beweglich auf dem Rahmen 11 anbringt.
Der Positioniermechanismus 16 beinhaltet eine Schwenkwelle 24 mit
einem Gegengewicht 25. Der Applikator 13 beinhaltet
eine parabolische Verteilungskammer 26, einen Applikatorventilaufbau 40 und
eine auswechselbare Düse 41,
die einen offenen Schlitz 27 (9 und 10)
definiert, durch den geschäumtes
Material aus dem Applikator austritt. Eine geeignete parabolische
Verteilungskammer zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist
im US-Patent Nr.
4 655 056 für
Zeiffer offenbart. Die Beschichtungsvorrichtung 10 beinhaltet
außerdem
eine Spülpumpe 50.
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Die
Beschichtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann vorteilhafterweise
in textilen Prozessen eingesetzt werden, bei denen eine textile Ware
auf einem Spannrahmen befördert
wird, die zur Anpassung an verschiedene Warenbreiten einstellbar
ist. Die Beschichtungsvorrichtung 10 wird an einem gewünschten
Ort in dem textilen Prozess platziert und derart positioniert, dass
das laufende textile Substrat zwischen dem Applikator 13 und
einem Paar beabstandeter Trägerelemente
oder -stangen 34 läuft.
Während 1 einen offenen Zwischenraum
zwischen dem Applikator 13 und den Trägerstangen 34 darstellt,
versteht es sich, dass die Trägerstangen 34 im
Betrieb das laufende Substrat in Kontakt mit dem Applikator 13 drücken und
spezieller in Kontakt mit dem offenen Schlitz 27 in dem
Applikator 13, wie deutlicher in 5 gezeigt. Da das laufende Substrat den
offenen Schlitz in dem Applikator effektiv schließt oder
abdichtet, kann die vorliegende Erfindung Druck einsetzen, um das
geschäumte
Material von dem Applikator auf oder in das laufende Substrat derart
zu dosieren, dass das geschäumte Material
wenigstens teilweise und vorzugsweise nur teilweise in die Zwischenräume der
laufenden Substratware eindringt, bevor das geschäumte Material kollabiert.
Wenn das Beschichtungsmaterial tiefer in die Substratzwischenräume als
für eine
spezifische Beschichtungsanwendung erforderlich gedrückt wird, verschwendet
dies Beschichtungsmaterial und wird daher vorteilhafterweise vermieden.
Außerdem
versteht es sich für
den Fachmann, dass in Abhängigkeit von
der Struktur des Substrats die vorliegende Erfindung dazu verwendet
werden kann, geschäumte
Beschichtungsmaterialien anzubringen, die sich nach dem Trocknen
vollständig
innerhalb der Zwischenräume
des Substrats befinden. Um eine Anpassung an laufende Substrate
mit verschiedenen Breiten durchzuführen, kann der Applikator 13 mit
ersetzbaren Düsen 41 mit
verschiedenen Breiten konfiguriert werden.
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1 stellt außerdem die
Beschichtungsvorrichtung 10 in einer Betriebsposition dar,
wobei sich der Applikator 13 in einer vertikalen Position
befindet, in welcher der offene Schlitz im Wesentlichen nach unten
oder unter die Horizontale weist. Die Fähigkeit der Beschichtungsvorrichtung,
in diesem Zustand zu arbeiten, ist vorteilhaft, da viele textile
Prozesse auf einem Substrat durchgeführt werden, das mit der Oberseite
nach unten läuft.
Somit ermöglicht
die vorliegende Erfindung die gleichmäßige Verteilung von geschäumtem Material
auf der Rückseite
einer textilen Ware, die mit der Oberseite nach unten läuft. Diese
Beschichtungsvorrichtung und dieses Beschichtungsverfahren sind
für eine
Verwendung beim Anbringen von Latexmaterialien, Polyurethanen, Acrylmaterialien
und anderen Beschichtungsmaterialien mit hoher Viskosität besonders
vorteilhaft. Ein typisches geschäumtes
Beschichtungsmaterial, das mit der Beschichtungsvorrichtung der
vorliegenden Erfindung vorteilhaft verwendet werden kann, besteht zum
Beispiel aus B. F. Goodrich Hystretch V-29- oder Hycar 26-0370-Emulsionen. Es versteht
sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung nicht speziell auf die Verwendung
derartiger Materialien beschränkt
ist, da die Beschichtungsvorrichtung 10 auch vorteilhaft dazu
verwendet werden kann, geschäumte
Materialien zuzuführen,
die Farbstoffe, Weichmacher und Warenschutzmaterialien umfassen,
jedoch nicht darauf beschränkt
sind.
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2 zeigt eine Seitenansicht
der Beschichtungsvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung
einschließlich
der Spülpumpe 50 und
des Spültrogs 12, der
eine Abdeckung 14 und einen Spültrogentleerungsauslass 53 beinhaltet.
In 2 sind der Positioniermechanismus 16 und
der Applikator 13 in gestrichelten Linien gezeigt, verdeckt
durch eine Seitenschutzplatte 17.
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Die
Beschichtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann so eingestellt
werden, dass sie an deren Platzierung in existierenden Textilverarbeitungsanlagen
angepasst ist. Das Applikatorniveau kann zum Beispiel innerhalb
eines vorgegebenen Bereichs von Applikatorniveaus durch Verwenden
eines Niveaueinstellhandrads 55 eingestellt werden, das
mit horizontalen Rahmenelementen 15 auf jeder Seite der
Beschichtungsvorrichtung durch Verbindungen 59 operativ
verbunden ist. Diese Applikatorni veaueinstellung ist vorteilhaft,
da sie ermöglicht, dass
sich die Beschichtungsvorrichtung an Prozesse anpasst, bei denen
sich das laufende Substrat auf einer unterschiedlichen Höhe über dem
Boden befindet. Eine Drehung des Handrads 55 bewirkt, dass
die Verbindungen 59 angehoben oder abgesenkt werden, die
ihrerseits die horizontalen Rahmenelemente 15 um Drehpunkte
für die
horizontalen Rahmenelemente 60 verschwenken. Da der Applikator
mit den horizontalen Rahmenelementen operativ verbunden ist, ändert eine
Schwenkbewegung der horizontalen Rahmenelemente das Niveau des Applikators.
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Handradmechanismen
werden in der vorliegenden Erfindung auch dazu verwendet, die Position der
Trägerstangen 34 einzustellen,
die sich transversal über
das laufende Substrat hinweg erstrecken. Ein Führungsträgerstangen-Einstellhandrad 56 ist mit
den Führungsträgerstangen 34 derart
operativ verbunden, dass eine Drehung des Führungsträgerstangen-Einstellhandrads 56 das Niveau
der Führungsträgerstangen 34 ändert. Nachlaufträgerstangen-Handräder 57, 58 werden
dazu verwendet, das Niveau jeder Seite der Nachlaufträgerstange
unabhängig
einzustellen. Durch Vorhandensein von zwei Nachlaufträgerstangen-Einstellhandrädern kann
ein Ende der Nachlaufträgerstange
auf ein anderes Niveau als das andere Ende der Nachlaufträgerstange eingestellt
werden, um dadurch einen Kippwinkel des laufenden Substrats relativ
zu dem Applikator bereitzustellen.
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Wie
sie hierin verwendet wird, ist die Führungsträgerstange die erste Trägerstange,
die von dem laufenden Substrat kontaktiert wird, wenn es in die
Beschichtungsvorrichtung eintritt, und die Nachlaufträgerstange
ist die letzte Trägerstange,
die von dem laufenden Substrat kontaktiert wird, bevor es die Beschichtungsvorrichtung
verlässt.
Zwecks Klarheit ist die Führungsträgerstange
in 4 mit einem Bezugszeichen 34a bezeichnet,
und die Nachlaufträgerstange
ist in 4 mit einem Bezugszeichen 34b bezeichnet.
Außerdem
ist der Ausdruck "Kippwinkel" hierin verwendet,
um den transversalen Winkel des laufenden Substrats zu beschreiben,
wenn es über eine
Trägerstange
läuft,
gemessen relativ zu einer hypothetischen horizontalen Ebene, die
den offenen Schlitz des Applikators berührt. Es versteht sich außerdem,
dass nach Wunsch jede Seite der Führungsträgerstange unabhängig einstellbar
ist, um einen Kippwinkel des eintretenden Substrats bereitzustellen.
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Die
Fähigkeit
der Beschichtungsvorrichtung, eine Anpassung an verschiedene Applikatorniveaus und
verschiedene Trägerstangenniveaus
durchzuführen
sowie einem laufenden textilen Substrat einen Kippwinkel zu verleihen,
erlaubt der Beschichtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung
ein hohes Maß an
Flexibilität
zur Verwendung in einer Vielzahl von existierenden Textilverarbeitungsanwendungen.
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Mit
der Beschichtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann eine
Vielzahl verschiedener Positioniermechanismen verwendet werden,
um den Applikator zwischen seiner Betriebs- und seiner Spülposition
zu bewegen. Ein geeigneter Positioniermechanismus ist in 3 dargestellt. Der Positioniermechanismus 16 beinhaltet
ein Paar von Trägerarmen 20,
ein erstes Paar von Kolben-Zylinder-Mechanismen 23 und
ein zweites Paar von Kolben-Zylinder-Mechanismen 21. Die
Trägerarme 20 sind
verschwenkbar an dem Rahmen 11 und speziell an den horizontalen
Rahmenelementen 15 angebracht. Die ersten Kolben-Zylinder-Mechanismen 23 sind
auf den Trägerarmen 20 angebracht
und operativ mit dem Applikator derart verbunden, dass der Betrieb
der ersten Kolben-Zylinder-Mechanismen 23 bewirkt,
dass sich der Applikator relativ zu den Trägerarmen 20 bewegt.
Die zweiten arbeitenden Kolben-Zylinder-Mechanismen 21 sind
auf dem Rahmen 11 angebracht und operativ derart mit den
Trägerarmen 20 verbunden,
dass der Betrieb der zweiten Kolben-Zylinder-Mechanismen 21 bewirkt, dass
sich die Trägerarme 20 verschwenken.
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Wenngleich
der Positioniermechanismus 16, der in der vorliegenden
Anmeldung dargestellt ist, Kolben-Zylinder-Mechanismen verwendet,
die pneumatisch oder hydraulisch betrieben werden können, versteht
es sich ohne Weiteres für
den Fachmann, dass auch andere derartige Mechanismen verwendet werden
können.
Es ist zum Beispiel möglich,
einen Elektromotor, der eine ausziehbare Gewindeverbindungsstange
antreibt, einen Elektromotor, der einen Zahn- und Kettenmechanismus
antreibt, magnetische Positioniermechanismen oder dergleichen zu verwenden,
um die gleichen Funktionen wie die arbeitenden Kolben-Zylinder-Mechanismen
auszuführen.
Diese anderen solchen Verfahren sind im Umfang der vorliegenden
Erfindung eingeschlossen. Wenngleich 3 den
Positioniermechanismus auf einer Seite der Beschichtungsvorrichtung 10 darstellt,
befindet sich außerdem
ein identischer Mechanismus auf der anderen Seite, wobei die zwei
Mechanismen gleichzeitig arbeiten, wenngleich nach Wunsch auch nur
ein Positioniermechanismus verwendet werden kann.
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Eine
geeignete Anordnung für
eine operative Verbindung der ersten Kolben-Zylindermechanismen 23 mit
dem Applikator ist in den 4 und 5 gezeigt. Der Applikator 13 ist
auf einer Schwenkwelle 24 angebracht, die sich zwischen
den Trägerarmen 20 erstreckt
und in diesen gelagert ist. 4 stellt
einen Applikator mit einer parabolischen Verteilungskammer 26,
einem Applikatorventilaufbau 40, Einlassventilen 28 und
einem offenen Schlitz 27 dar, der sich transversal über das
laufende Substrat hinweg erstreckt und der Breite des Substrats
entspricht, auf welcher die Anbringung von Beschichtungsmaterial gewünscht ist.
Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung nicht auf
Applikatoren mit parabolisch geformten Verteilungskammern beschränkt ist und
tatsächlich
eine breite Vielzahl von verschiedenen Schaumapplikatoren mit sich
transversal erstreckenden offenen Schlitzen mit der vorliegenden
Erfindung verwendet werden kann. Außerdem können mit dem Applikator ein
oder mehrere Einlassventile 28 verwendet werden, um die
Versorgung des Applikators mit geschäumtem Material oder anderen
Fluiden zu steuern.
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Wie
am deutlichsten in den 3 und 5 gezeigt, ist ein Ende der
ersten Kolben-Zylinder-Mechanismen 23 operativ mit der
Schwenkwelle 24 unter Verwendung L-förmiger Hebel 32 verbunden.
Die Schwenkwelle 24 ist zwischen einem Paar von Trägerarmen 20 unter
Verwendung von Gelenklagermechanismen 31 derart gelagert,
dass sich die Schwenkwelle innerhalb der Gelenklagermechanismen 31 frei
drehen kann. Die L-förmigen
Hebel 32 sind starr an den Enden der Schwenkwelle 24 angebracht,
und ein Ende der ersten Kolben-Zylinder-Mechanismen 23 ist
schwenkbeweglich mit den Hebeln verbunden. Auf diese Weise bewirkt
eine Ausdehnung der ersten Kolben-Zylinder-Mechanismen eine Drehung
der Schwenkwelle, die ihrerseits bewirkt, dass sich der angebrachte
Applikator verschwenkt.
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Ein
signifikantes Problem, auf das man bei der Beschichtung textiler
Substrat und insbesondere bei der Beschichtung textiler Substrate
mit einem viskosen Beschichtungsmaterial stößt, das unter atmosphärischem
Druck filmbildend ist, besteht darin, den Wunsch, eine dosierte
Menge an Beschichtungsmaterial auf der Rückseite eines Substrats anzubringen, das
mit der Oberseite nach unten läuft,
mit der Notwendigkeit einer Reinigung oder eines Spülens des Beschichtungsmaterials
von der Beschichtungsvorrichtung nach Beendigung der Anbringung
in Einklang zu bringen. Es ist zum Beispiel häufig wünschenswert, ein Beschichtungsmaterial
aus Latex an der Rückseite
eines textilen Substrats anzubringen, das mit der Oberseite nach
unten läuft,
um die strukturelle Integrität
der Substratware zu erhöhen.
Unter diesen Bedingungen ist es wünschenswert, dass der Applikator
und spezieller der offene Schlitz nach unten weisen. Diese Orientierung
des Applikators nach unten und die filmbildende Eigenschaft von
Latexmaterial erzeugen jedoch das Problem, wie das Latexmaterial
von dem Applikator zu entfernen ist, wenn der Beschichtungsprozess
beendet ist. Da der Applikator nach unten weist, wäre es schwierig,
ein großes Volumen
an Spülfluid
durch den Applikator laufen zu lassen, ohne das Spülfluid auch
auf andere Teile der Beschichtungsvorrichtung und auf den Fußbo den der Prozesseinrichtung
zu sprühen.
Wenn das Spülfluid nicht
alles geschäumte
Material aus dem Applikator entfernt, besteht dann außerdem die
Gefahr, dass das Latexmaterial auf der Innenseite der Applikatorwände einen
Film bildet, wodurch die Leistungsfähigkeit des Applikators während zukünftiger
Beschichtungsvorgänge
behindert wird.
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Die
Beschichtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung löst diese
Probleme durch Bereitstellen eines Schaumapplikators, der zwischen
einer Arbeitsposition und einer Spülposition bewegbar ist. Während des
Betriebs befindet sich der offene Schlitz des Applikators benachbart
zu dem laufenden Substrat. In der Spülposition befindet sich der
offene Schlitz benachbart zu dem Spültrog derart, dass dem Applikator
Spülfluid
zugeführt
und in dem Spültrog gesammelt
werden kann. Es ist besonders vorteilhaft für die Beschichtungsvorrichtung,
dass sie derart ausgelegt ist, dass der offene Schlitz des Applikators im
Wesentlichen nach oben weist, wenn sich der Applikator in der Spülposition
befindet, da ein Applikator, der im Wesentlichen nach oben weist,
im Wesentlichen voll mit Spülfluid
belassen werden kann, nachdem der Fluss des Spülfluids durch den Applikator stoppt.
Das Belassen des Applikators im Wesentlichen voll mit Spülfluid ist
vorteilhaft, da die in dem Applikator verbleibende Flüssigkeit
die Applikatorwände
nass hält
und dadurch eine Filmbildung auf den Applikatorwänden in dem Fall verhindert,
dass filmbildende Beschichtungsmaterialien, wie Latexmaterialien,
unvollständig
aus dem Applikator gespült
werden. Es versteht sich für
den Fachmann außerdem,
dass ein Applikator, der im Wesentlichen über die Horizontale weist,
selbst wenn er im Wesentlichen nicht nach oben weist, ebenfalls
Spülfluid hält, nachdem
der Fluss des Spülfluids
durch den Applikator stoppt. Eine Beschichtungsvorrichtung, die derart
ausgelegt ist, dass der offene Schlitz des Applikators im Wesentlichen über die
Horizontale weist, wenn sich der Applikator in der Spülposition
befindet, liegt daher ebenfalls innerhalb des Umfangs der vorliegenden
Erfindung.
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Die 5 bis 8 stellen die sequentielle Interaktion
der ersten und zweiten Kolben-Zylinder-Mechanismen dar, wenn sich
der Applikator der vorliegenden Erfindung von der Betriebsposition
in die Spülposition
bewegt. 5 stellt die
Beschichtungsvorrichtung in der Betriebsposition dar. In dieser
Position kontaktiert der Applikator 13 das laufende textile
Substrat 33, wenn das Substrat in einem linearen Lauf über die
beabstandeten Trägerelemente 34 läuft. Geschäumtes Beschichtungsmaterial,
das von einem herkömmlichen
Schaumgenerator 18 (siehe 11)
erzeugt wird, wird über
ein Einlassventil 28 in den Applikator eingebracht. Die
Verwendung einer parabolischen Verteilungskammer 26 stellt
sicher, dass geschäumtes
Material gleichmäßig über den
offenen Schlitz 27 hinweg und auf das benachbarte laufende
textile Substrat 33 zugeführt wird.
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In
dem Fall, dass dem laufenden Substrat die strukturellen Eigenschaften
fehlen, um eine ebene Anbringung zwischen den zwei beabstandeten
Stangen
34 während
der Kontaktierung mit dem offenen Schlitz des Applikators zu ermöglichen,
kann eine Trägerschicht über den
beabstandeten Trägerelementen
34 positioniert
werden, um dem laufenden Substrat zusätzlichen Halt zu verleihen.
In dem Fall, dass eine derartige Trägerschicht verwendet wird, wird
dann das laufende Substrat zwischen der Trägerschicht (nicht gezeigt)
und dem Applikator positioniert, wenn sich der Applikator in der
Betriebsposition befindet. Die Trägerschicht kann aus irgendeinem geeigneten
Material bestehen, wie Kunststoff, einem metallischen Film oder
dergleichen, und kann nach Abnutzung nach Wunsch periodisch geändert werden.
Eine geeignete Trägerschichtanordnung,
die eine Schutzschichtzufuhrrolle, eine Aufnahmerolle und lösbare Klemmhalter
beinhaltet und zur Positionierung der Trägerschicht auf der Beschichtungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist in
US 64 32 202 B1 offenbart.
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Ein
spezieller Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Fähigkeit,
geschäumtes
Beschichtungsmaterial gleichmäßig an einem
textilen Sub strat anzubringen, das in einem linearen Lauf läuft, ungeachtet
der Viskosität
des geschäumten
Beschichtungsmaterials und ungeachtet der Struktur des textilen
Substrats. Diese Fähigkeit
ist in der vorliegenden Erfindung durch Steuern des Drucks, unter dem
das geschäumte
Beschichtungsmaterial von dem Schaumgenerator erzeugt wird, und
durch Steuern des Blasverhältnisses
erreichbar. Wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck "Blasverhältnis" auf das Verhältnis des
Luftvolumens zu dem Volumen des flüssigen Beschichtungsmaterials,
unter dem das Beschichtungsmaterial geschäumt wurde.
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Der
Ausgangsdruck des Schaumgenerators wird so eingestellt, dass sichergestellt
ist, dass selbst geschäumte
Materialien mit einer hohen Viskosität, wie Latexmaterialien, Polyurethane
und Acrylmaterialien dazu gebracht werden, sich mit einem ausreichenden
Druck von dem Schaumgenerator 18 durch den Applikator 13 und
auf das laufende Substrat 33 zu bewegen, um das geschäumte Material
wenigstens teilweise in die Zwischenräume des laufenden Substrats
zu drücken,
ungeachtet der Struktur des Substrats. In der vorliegenden Erfindung
wurden Ausgangsdrücke
des Schaumgenerators zwischen 7,25 × 10–4 Pa
und 130 × 10–4 Pa
(5 PSI und 90 PSI) effektiv verwendet. Das Blasverhältnis des
geschäumten
Beschichtungsmaterials wird für
eine gegebene Geschwindigkeit des laufenden Substrats eingestellt,
um sicherzustellen, dass die gewünschte Menge
an geschäumtem
Material auf dem laufenden Substrat aufgebracht wird, und um die
Eindringtiefe des Beschichtungsmaterials zu regulieren. Blasverhältnisse
von etwa ½ :
1 bis etwa 110 : 1 wurden in der vorliegenden Erfindung effektiv
verwendet. Die parabolische Verteilungskammer 26 stellt
sicher, dass das geschäumte
Beschichtungsmaterial gleichmäßig auf
das laufende Substrat verteilt wird, und hat zur Folge, dass das
Beschichtungsmaterial in die Zwischenräume des laufenden Substrats
eindringt, während
weiterhin ein Schaum eine gleichmäßige Beschichtung der textilen
Fasern in dem Substrat erleichtert.
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Die
vorliegende Erfindung beruht daher nicht auf Kapillarwirkung oder
Absorption, um eine gleichmäßige Beschichtung
der Fasern in dem textilen Substrat sicherzustellen. Genausowenig
besteht in der vorliegenden Erfindung ein Bedarf für solche
Prozeduren wie Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial
mit einem Abstreifmesser, ein Öffnen
der Zwischenräume
des Substrats durch Sicherstellen eines Umhüllungswinkels der Substratbewegung
um einen offenen Applikatorschlitz oder ein Führen des laufenden Substrats
durch Walzenspaltmechanismen oder andere Vorrichtungen, die dafür ausgelegt
sind, überschüssiges Beschichtungsmaterial
oder Feuchtigkeit zu entfernen.
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6 stellt den Anfangsschritt
bei der Bewegung des Applikators aus der Betriebsposition in die Spülposition
dar, der ohne Störung
zwischen dem Applikator und dem Spültrog 12 während einer
derartigen Bewegung ausgeführt
wird. Speziell werden zuerst die zweiten Kolben-Zylinder-Mechanismen 21 ausgefahren,
um das Paar von Trägerarmen 20 um ihre
jeweiligen Trägerarmschwenkpunkte 22 herum zu
verschwenken. Diese Trägerarmschwenkbewegung
bewegt den Applikator weg von dem textilen Substrat, wenn sich das
Substrat weiterhin in der Beschichtungsvorrichtung befindet, während diese
Bewegung durchgeführt
wird. Da die Schwenkbewegung der Trägerarme 20 dahingehend
wirkt, den Applikator zu kippen, kann die Position, in der die zweiten
Kolben-Zylindermechanismen ausgefahren sind, als die "Kippposition" bezeichnet werden.
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Bei
ausgefahrenen zweiten Kolben-Zylinder-Mechanismen werden die ersten
Kolben-Zylinder-Mechanismen 23 ausgefahren, um die Hebel 32 zu
drehen und so die Welle zu schwenken, an welcher der Applikator
angebracht ist, wodurch der Applikator in die Richtung des Spültrogs 12 in
eine vorgegebene zwischenliegende Position verschwenkt wird. Wie
in 7 dargestellt, sollte
eine derartige Drehung ausreichend sein, um sicherzustellen, dass sich
der offene Schlitz 27 über
dem Niveau des Spültrogs 12 befindet.
Da eine Drehung der Schwenkwelle den Applikator weg von dem Substrat "schwingt", kann die in 7 dargestellte Zwischenposition
als "die Schwingposition" bezeichnet werden.
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Von
der Zwischen- oder Schwingposition über dem Niveau des Spültrogs kann
der Applikator dann durch Zurückziehen
der ersten Kolben-Zylinder-Mechanismen
in eine Spülposition
bewegt werden, in welcher der offene Schlitz benachbart zu dem Spültrog 12 ist,
wie in 8 dargestellt.
Dieses Zurückziehen
schwenkt die Trägerarme 20 zurück zu dem
Spültrog
und bewegt dadurch den Applikator derart, dass der offene Schlitz
benachbart zu dem Spültrog
ist. In dieser Position, die als die "Spülposition" bezeichnet werden
kann, verhindert eine Spritzplatte 35 auf dem Applikator,
dass Spülfluid,
das aus dem offenen Schlitz herausfließt, auch auf den Rest der Beschichtungsvorrichtung
fließt.
Vorteilhafterweise kann eine aufgehängte Abdeckung 14 an
dem Spültrog 12 bereitgestellt
werden. Wenn die Spülposition
erreicht ist, kann geschäumtes
Beschichtungsmaterial von dem Applikator abgespült und in dem Spültrog gesammelt
werden. Ein geeignetes Röhren- oder
Rohrleitungsmaterial kann mit dem Spültrog-Entleerungsauslass 56 verbunden
sein, um einen Kanal für
geschäumtes
Material oder Spülfluid aus
dem Spültrog
heraus bereitzustellen.
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Wenn
der Spülvorgang
beendet ist, kann der Applikator der vorliegenden Erfindung durch
Umkehren der vorstehend erörterten
Abfolge der Schritte der Kolben-Zylinder-Mechanismen in die Betriebsposition
zurückversetzt
werden. Ein Ausfahren der zweiten Kolben-Zylinder-Mechanismen 21 schwenkt die
Trägerarme 20 von
dem Spültrog
weg, wodurch der Applikator von dem Spültrog weg und in die Schwingposition
bewegt wird. Dann bewirkt ein Zurückziehen der ersten Kolben-Zylinder-Mechanismen 23 eine
umgekehrte Drehung der Schwenkwelle, wodurch der Applikator in die
Kippposition zurückversetzt
wird. Schließlich
schwenkt ein Zurückziehen der
zweiten Kolben-Zylinder-Mechanismen 21 die Trägerarme 20 in
umgekehrter Richtung, wodurch der Applikator in die Betriebsposition
zurückversetzt wird.
Die Schwenkwelle 24 kann mit einem Gegengewicht 25 verse hen
sein, um eine gleichmäßige Bewegung
des schwenkenden Applikators zu unterstützen.
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Der
Applikator der vorliegenden Erfindung kann mit einem Applikatorventilaufbau 40 versehen sein,
um den nach außen
gerichteten Fluss des Beschichtungsmaterials durch den offenen Schlitz
zu steuern und einen Pfad bereitzustellen, um geschäumtes Material
an dem offenen Schlitz vorbei ohne Anbringung an dem Substrat umzuleiten.
Es gibt wenigstens zwei Fälle,
in denen es wünschenswert
ist, den Fluss des Materials durch den offenen Schlitz nach außen zu stoppen.
Erstens ist es vorteilhaft, einen derartigen Fluss nach außen zu stoppen, wenn
sich der Applikator von der Betriebsposition in die Spülposition
bewegt. Zweitens ist es vorteilhaft, einen Fluss nach außen durch
den offenen Schlitz während
temporärer
Stopps bei dem laufenden Substrat zu stoppen, da eine Fortsetzung
des Schaumflusses nach außen
auf ein stationäres
Substrat zu einer Verschwendung nicht nur des Beschichtungsmaterials
sondern auch jenes Teils des Substrats führt, auf den überschüssiges Beschichtungsmaterial während des
Stoppens angebracht wurde.
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Wenngleich
es vorteilhaft ist, den Schaumfluss durch den Applikator nach außen zu stoppen, wenn
das Substrat aufhört
zu laufen, erzeugt ein derartiges Stoppen die Möglichkeit, dass sich der Druck in
dem Schaumzufuhrsystem ausgleicht, während der Schaumfluss durch
den Applikator nach außen gestoppt
ist. Während
des Betriebs besteht ein dynamischer Druckunterschied zwischen dem
Druck, der auf das geschäumte
Beschichtungsmaterial wirkt, das aus dem Schaumgenerator austritt,
und dem Druck, der auf das geschäumte
Beschichtungsmaterial wirkt, das aus dem offenen Schlitz auf das
Substrat austritt, wobei der Druck beim Austritt aus dem Schaumgenerator
am größten ist
und abnimmt, wenn das geschäumte
Material in Richtung des offenen Schlitzes in dem Applikator läuft. Wenn
der Fluss des geschäumten
Materials aus dem Applikator heraus und der Schaumgenerator selbst
gestoppt werden, fängt
der Druck an, sich in dem Schaumverteilungssystem auszugleichen.
Ein derartiger Druckausgleich beeinflusst notwendigerweise die Menge
und Gleichmäßigkeit
des Beschichtungsmaterials, das auf dem Substrat verteilt wird,
wenn Beschichtungsvorgänge wieder
beginnen und ein Schaumfluss von dem Applikator zu dem laufenden
Substrat erneut gestartet wird. Dieser Zustand führt außerdem zu einer Verschwendung
von Substratmaterial, das nicht korrekt beschichtet wird, und zu
einer Verschwendung von Beschichtungsmaterial, das nicht verwendet
wird, bis ein normaler Druck in dem Schaumverteilungssystem wiederhergestellt
ist.
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Die
vorliegende Erfindung bietet die Fähigkeit, einen Schaumfluss
durch den offenen Schlitz des Applikators nach außen zu stoppen,
während
der unerwünschte
Ausgleich des Schaumdrucks über das
Verteilungssystem hinweg durch Bereitstellen eines Ventilaufbaus 40 verhindert
wird, der ein Applikatorflussventilelement 42, ein Umleitungsflussventilelement 43 und
einen Umleitungskanal 44 beinhaltet, wie in den 9 und 10 dargestellt. Das Applikatorflussventilelement 42 und
das Umleitungsflussventilelement 43 können aus aufblasbaren Balgen
bestehen.
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9 stellt den Ventilaufbau 40 dar,
der so konfiguriert ist, dass ein Fluss aus der parabolischen Verteilungskammer 26 heraus
durch die ersetzbare Düse 41 und
aus dem offenen Schlitz 27 heraus möglich ist. In dieser Position
wird das Applikatorflussventilelement 42 entlüftet, damit
es den Materialfluss durch den offenen Schlitz nach außen nicht
blockiert, und das Umleitungsflussventilelement 43 wird aufgeblasen,
um den Fluss von geschäumtem
Material durch den Umleitungskanal 45 und aus dem Umleitungskanal 44 heraus
zu verhindern.
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Wenn
es gewünscht
ist, den Fluss durch den offenen Schlitz 27 nach außen zu stoppen,
kann das Applikatorflussventilelement 42 aufgeblasen werden, um
den Fluss von geschäumtem
Material durch den offenen Schlitz 27 nach außen zu blockieren,
wie in 10 gezeigt. Es
ist jedoch auch manchmal wünschenswert,
dass der Schaumfluss weitergeht, selbst wenn der offene Schlitz
geschlossen ist, um eine Stagnation des geschäumten Materials und die entsprechende,
vorstehend erörterte
Gefahr eines Druckausgleichs zu verhindern. In diesem Fall kann
das Umleitungsflussventilelement 43 entlüftet werden, wie
ebenfalls in 10 dargestellt.
Wenn das Umleitungsflussventilelement 43 entlüftet ist,
wird der Fluss von geschäumtem
Material durch den Applikator in den Umleitungskanal 45 umgeleitet,
und es wird ermöglicht,
dass er durch den Ventilaufbau 40 zu dem Umleitungskanal 44 läuft. Geschäumtes Material,
das durch den Umleitungskanal aus dem Applikator austritt, kann
zwecks Entsorgung oder späterer Verwendung
gesammelt werden. Auf diese Weise kann eine geeignete Druckbeaufschlagung
in der Schaumverteilungskammer aufrechterhalten werden, so dass
Beschichtungsbedingungen durch Entlüften des Applikatorflussventilelements 42 und
Aufblasen des Umleitungsflussventilelements 43 leicht wiederhergestellt
werden können,
wodurch wieder ein Schaumfluss durch den offenen Schlitz 27 nach außen geleitet
wird.
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Wenngleich
das Sammeln von geschäumtem
Material, das aus dem Umleitungskanal austritt, zwecks Entsorgung
oder späterer
Wiederverwendung ein vertretbares Verfahren zum Aufrechterhalten
einer geeigneten Druckbeaufschlagung in der Verteilungskammer für vorübergehende
Unterbrechungen des Anbringungsprozesses ist, ist ein derartiges
Sammeln auch unvorteilhaft, da es eine geeignete Lagerung oder Entsorgung
des akkumulierten geschäumten
Materials erfordert. Die vorliegende Erfindung überwindet diesen Nachteil durch
Bereitstellen eines Schaumrückführflusspfades
zwischen dem Applikator und dem Schaumgenerator 18 und
durch Verwenden einer Schaumrückführung, um
eine geeignete Druckbeaufschlagung innerhalb des Schaumzufuhrsystems
während
Stopps aufrechtzuerhalten. Wie in 11 dargestellt,
wird geschäumtes
Material, das aus dem Umleitungskanal 44 der parabolischen
Verteilungskammer 26 austritt, zu dem Einlass des Schaumbildungskopfes 19 durch
eine Schaumrückführpumpe 63 zurückgeführt, die
vorzugsweise eine Pumpe vom Verdrängertyp ist. Während einer
derartigen Schaumrückführung werden Isolationsventile 65 verwendet,
um die Zufuhr von Luft und frischem Beschichtungsmaterial von dem Lagerbehälter 64 zu
dem Schaumgenerator zu stoppen, so dass weder neues Material während der Rückführung geschäumt wird,
noch zusätzliche
Luft in das Schaumzufuhrsystem eingebracht wird. Auf diese Weise
wird eine Schaumrückführung während Systemstopps
eingerichtet, um den dynamischen Druckgradienten des rückgeführten Schaums
aufrechtzuerhalten, und demgemäß wird kein Übermaß an geschäumtem Material
erzeugt.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst mehrere Verfahren zum Spülen geschäumten Materials
aus einer Beschichtungsvorrichtung mit einem Spültrog. In einem derartigen
Verfahren wird zuerst ein Fluss von geschäumtem Beschichtungsmaterial
durch den Applikator gestoppt. Dann wird der Applikator von seiner
Betriebsposition in eine Position benachbart zu dem Spültrog bewegt.
Dann wird eine Fluidverbindung zwischen einer Spülfluidzufuhr und dem Applikator
eingerichtet. Häufig
wird Wasser oder eine Kombination von Wasser mit verschiedenen Spülchemikalien
verwendet, die auf dem Fachgebiet bekannt sind. Ein typisches Spülfluid kann
zum Beispiel aus Wasser und einem Tensid bestehen. Nach Einrichten
einer Fluidverbindung zwischen dem Applikator und der Spülfluidzufuhr
und nachdem sich der Applikator in einer Position benachbart zu
einem Spültrog
befindet, wird dann bewirkt, dass ein Spülfluid durch den Applikator
und in den Spültrog
fließt.
Bei Verwendung dieses Verfahrens zum Spülen von geschäumtem Material
aus einer Beschichtungsvorrichtung ist es möglich, das geschäumte Beschichtungsmaterial
aus einem Applikator zu spülen,
der üblicherweise
nach unten weisend betrieben wird, ohne dass Spülfluide auf ein Substrat in
der Beschichtungsvorrichtung gelangen und ohne dass ein großer Abfall
von Spülfluid
auf dem Fußboden
der Textilverarbeitungsanlage erzeugt wird.
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Die
Beschichtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann vorteilhafterweise
zur Einrichtung eines Rückführspülflusspfades
verwendet werden, indem die Spülpumpenauslassleitung 51 durch ein
Einlassventil 28 mit dem Applikator verbunden wird und
indem die Spülpumpeneinlassleitung 52 mit dem
Spültrogentleerungsauslass 53 verbunden
wird. Dann kann Spülfluid
dem Spültrog
zugeführt
werden. Wenn sich der Applikator in der Spülposition befindet und die
Spülpumpe 50 aktiviert
ist, wird durch die Spülpumpe
Spülfluid
aus dem Spültrog
gezogen und durch den Applikator hindurchgedrückt, wo sie durch den offenen
Schlitz 27 austritt und in den Spültrog 12 zurückkehrt.
Da der offene Schlitz im Wesentlichen nach oben oder wenigstens über die
Horizontale weist, wenn sich der Applikator in der Spülposition befindet,
bleibt der Applikator vorteilhafterweise im Wesentlichen voll mit
Spülfluid,
wenn die Spülpumpe 50 abgeschaltet
wird, wie zuvor erörtert.
Indem der Applikator im Wesentlichen voll mit Spülfluid belassen wird, wird
der Aufbau eines Films auf der Innenseite der Applikatorwände effektiv
verhindert.
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Es
wurde jedoch festgestellt, dass das Spülen eines viskosen geschäumten Beschichtungsmaterials
aus einer Beschichtungsvorrichtung oder einem Applikator unter Verwendung
von nur einem Spülfluid
manchmal nicht ausreicht, das geschäumte Beschichtungsmaterial
vollständig
aus dem Applikator zu entfernen. Dies ist möglich, da die Viskosität des geschäumten Beschichtungsmaterials
zu einer Haftung in diesem Material selbst und zwischen dem Beschichtungsmaterial
und den Applikatorwänden führt. Wenn
das Spülfluid
in den Applikator gedrückt wird,
wandert das Fluid häufig
in Kanälen
durch das viskose geschäumte
Beschichtungsmaterial, anstatt das Beschichtungsmaterial vollständig aus
dem Applikator zu entfernen.
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Um
die unvollständige
Spülung
von geschäumtem
Material aus dem Applikator zu verhindern, umfasst die vorliegende
Erfindung außerdem ein
Verfahren, das geschäumte
Material aus einem Schaumapplikator unter Ver wendung eines Spülschaums
und eines Spülfluids
wegzuspülen.
Spezieller wird dann nach einem Stoppen des Flusses von geschäumtem Beschichtungsmaterial
durch den Applikator bewirkt, dass ein separater Spülschaum durch
den Applikator fließt.
Ein besonders vorteilhafter Spülschaum
besteht aus Wasser und einem geschäumten Tensid. Es wird angenommen,
dass die Dichte des Spülschaums,
die ähnlich
der Dichte des Beschichtungsschaums ist, dabei hilft, das geschäumte Beschichtungsmaterial
von dem Applikator zu entfernen. Der Spülschaum kann durch den gleichen
Schaumgenerator, wie er verwendet wird, um das geschäumte Beschichtungsmaterial
zu erzeugen, oder durch eine andere Schaumquelle zugeführt werden.
Sobald ein Schülschaumfluss
einmal durchgelaufen ist, läuft
das Spülfluid
durch den Applikator, wie vorstehend erläutert. Vorteilhafterweise kann
das Spülfluid
durch den Applikator mit einer höheren Flussrate
als der Spülschaumflussrate
durch den Applikator zirkulieren.
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Für den Fachmann
versteht es sich ohne weiteres, dass die vorliegende Erfindung für einen breiten
Einsatz und eine breite Verwendung geeignet ist. Viele Ausführungsformen
und Adaptionen der vorliegenden Erfindung, die sich von jenen speziell hierin
beschriebenen unterscheiden, ebenso wie viele Variationen, Modifikationen
und äquivalente
Anordnungen sind aus der vorliegenden Erfindung und deren vorstehenden
Beschreibungen ersichtlich oder nahegelegt, ohne vom Wesen oder
dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Demgemäß versteht
es sich, wenngleich die vorliegende Erfindung hierin detailliert
in Bezug auf ihre bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde,
dass diese Offenbarung lediglich illustrativ und beispielhaft für die vorliegende
Erfindung ist und lediglich für
den Zweck angegeben ist, eine vollständige und ausführbare Offenbarung
der Erfindung bereitzustellen. Die vorstehende Offenbarung ist nicht
dazu gedacht, die vorliegende Erfindung zu beschränken oder
ansonsten irgendwelche anderen derartigen Ausführungsformen, Adaptionen, Variationen,
Modifikationen oder äquivalente
Anordnungen auszuschließen;
die vorliegende Erfindung ist nur durch die beigefügten Ansprüche und Äquiva lente
derselben beschränkt.
Wenngleich spezielle Ausdrücke
hierin verwendet werden, werden sie nur in einem generischen und
beschreibenden Sinn und nicht zwecks Beschränkung verwendet.