BR112020003704B1

BR112020003704B1 - DEVICE FOR CONTINUOUS LINING OF A SUBSTRATE WITH A THERMOPLASTIC COATING MATERIAL

Info

Publication number: BR112020003704B1
Application number: BR112020003704-4A
Authority: BR
Inventors: Michael Gierlings; Thorsten-Derrick Klomfass
Original assignee: Klomfass Gierlings & Partner Gbr (Vertretungsberechtigter Gesellschafter Michael Gierlings, Marderweg 6, 41564 Kaarst)
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2018-08-22
Publication date: 2023-06-20

Abstract

A invenção refere-se a um dispositivo para forração de um substrato (4) com um material de revestimento termoplástico (2), com um dispositivo de aquecimento IV (3) para derreter uma superfície do material de revestimento e com um dispositivo de resfriamento oposto (1), que esfria a superfície do material de revestimento (2) ativamente e pelo menos com um arranjo de rolo de prensagem (5) que pressiona juntamente a folha de substrato (4) e o material de revestimento (2) para produzir uma conexão adesiva por fusão. A fim de evitar irregularidades no produto acabado, a invenção propõe que o dispositivo de resfriamento seja projetado como um rolo de resfriamento acionado rotacionalmente (1), em torno de cuja circunferência são dispostos sucessivamente: ? um dispositivo de alimentação (2a) para o material de revestimento termoplástico (2), ? um ou vários irradiadores de aquecimento por IV (3) para aquecimento da superfície do material de revestimento termoplástico (2) apoiado no rolo de resfriamento (1), ? um dispositivo de alimentação (4a) para a folha de substrato (4); ? um ou vários rolos de prensagem (5) para prensagem da folha de substrato (4) contra o material de revestimento (2); ? e um dispositivo de descarga (6a) para o produto forrado (6).The invention relates to a device for lining a substrate (4) with a thermoplastic coating material (2), with an IR heating device (3) for melting a surface of the coating material, and with an opposing cooling device (1) which actively cools the surface of the coating material (2) and at least with a press roller arrangement (5) which presses the substrate sheet (4) and the coating material (2) together to produce a fusion adhesive connection. In order to avoid irregularities in the finished product, the invention proposes that the cooling device be designed as a rotationally driven cooling roller (1), around whose circumference successively arranged: ? a feeding device (2a) for the thermoplastic coating material (2), ? one or more IR heating radiators (3) for heating the surface of the thermoplastic coating material (2) resting on the cooling roller (1), ? a feeding device (4a) for the substrate sheet (4); ? one or more pressing rollers (5) for pressing the substrate sheet (4) against the coating material (2); ? and a discharge device (6a) for the lined product (6).

Description

[0001] A invenção refere-se a um dispositivo para a forração contí nua de um substrato com um material de revestimento termoplástico, com um dispositivo de aquecimento por IR, com o qual a superfície do material de revestimento termoplástico é derretida, um dispositivo de resfriamento oposto ao dispositivo de aquecimento, que esfria ativamente a superfície do material termoplástico contínuo, oposta à superfície derretida , e pelo menos um arranjo de rolo de prensagem, com o qual uma folha de substrato contínua e a folha de filme termoplástico contínua são prensadas juntas para produzir uma conexão entre a folha de substrato e o material termoplástico.[0001] The invention relates to a device for continuously lining a substrate with a thermoplastic coating material, with an IR heating device, with which the surface of the thermoplastic coating material is melted, a device for cooling opposite heating device, which actively cools the surface of the continuous thermoplastic material, opposite the molten surface, and at least one press roller arrangement, with which a continuous substrate sheet and the continuous thermoplastic film sheet are pressed together to produce a connection between the substrate sheet and the thermoplastic material.

[0002] Os laminados produzidos com esses dispositivos são parti cularmente vantajosos para a produção de artigos de higiene, filmes para embalagens de alimentos, filmes para construção, filmes para agricultura e outros laminados técnicos, porque nenhuma substância adesiva é usada em sua produção ou é possível uma redução considerável da quantidade de substância adesiva usada. Os não tecidos são particularmente adequados como substratos para artigos de higiene, mas também são possíveis estruturas planas tecidas ou tricotadas e folhas de espuma finas. Para outras aplicações, outros substratos, por exemplo termoplásticos como PE, CPP, etc., podem ser usados.[0002] The laminates produced with these devices are particularly advantageous for the production of hygiene articles, food packaging films, construction films, agricultural films and other technical laminates, because no adhesive substance is used in their production or is A considerable reduction in the amount of adhesive used is possible. Nonwovens are particularly suitable as substrates for toiletries, but flat woven or knitted structures and thin foam sheets are also possible. For other applications, other substrates, for example thermoplastics like PE, CPP, etc., can be used.

[0003] Um dispositivo do tipo mencionado no início é conhecido, por exemplo, a partir do documento DE 10 2013 001 826 A1. Neste dispositivo conhecido, o dispositivo de resfriamento é projetado como uma chapa de resfriamento fixa, sobre a qual a folha contínua de filme termoplástico é guiada e que resfria a folha de filme por baixo, enquanto ao mesmo tempo ela é derretida por cima por meio do dispositivo de aquecimento. Um problema no caso deste dispositivo conhecido é que a folha contínua de filme é relativamente instável devido ao derretimento de sua superfície e apesar do resfriamento de sua superfície oposta. Como resultado, existe o risco de a folha de filme termoplástico sob tensão ser distorcida antes de atingir o arranjo de rolos de prensagem, de modo que ocorram irregularidades correspondentes no produto final.[0003] A device of the type mentioned at the beginning is known, for example, from document DE 10 2013 001 826 A1. In this known device, the cooling device is designed as a fixed cooling plate, over which the continuous sheet of thermoplastic film is guided and which cools the film sheet from below, while at the same time it is melted from above by means of the heating device. A problem with this known device is that the continuous sheet of film is relatively unstable due to its surface melting and despite the cooling of its opposite surface. As a result, there is a risk that the tensioned thermoplastic film sheet will be distorted before reaching the press roller arrangement, so that corresponding irregularities occur in the final product.

[0004] Um problema que é semelhante em princípio surge no caso de um dispositivo também conhecido no estado da técnica (documento WO 2016/026918A1) que, no entanto, trabalha com substância adesiva, mas também prevê a ativação da superfície da folha de filme termoplástico a ser colada por fusão de sua superfície. Neste dispositivo conhecido, uma correia transportadora de suporte que circunda os rolos é disposta entre a chapa de resfriamento fixa e o filme termoplástico a ser resfriado. Essa correia transportadora de suporte, no entanto, afeta significativamente o efeito de resfriamento do dispositivo de resfriamento e também não fornece uma folha contínua de filme termoplástico na área em frente ao arranjo de rolos de prensagem. Uma fusão uniforme da folha de filme também não é tão importante neste dispositivo porque também pode ser usada substância adesiva de modo suficiente.[0004] A problem that is similar in principle arises in the case of a device also known in the prior art (document WO 2016/026918A1) which, however, works with adhesive substance, but also provides for activation of the surface of the film sheet thermoplastic to be bonded by melting its surface. In this known device, a support conveyor belt surrounding the rollers is arranged between the fixed cooling plate and the thermoplastic film to be cooled. This supporting conveyor belt, however, significantly affects the cooling effect of the cooling device and also does not provide a continuous sheet of thermoplastic film in the area in front of the press roller arrangement. A uniform fusing of the film sheet is also not so important in this device because adhesive substance can also be used sufficiently.

[0005] A fim de eliminar os problemas causados pelo resfriamento, o dispositivo conhecido no documento EP 3 098 060 A1 tenta realizar a fusão da superfície da folha de filme termoplástico contínua, sem resfriar a superfície oposta. Para tornar isso possível, um laser de infravermelho é usado para derreter a superfície e não há resfriamento da superfície oposta. Também com este dispositivo, naturalmente existe o risco de a folha de filme termoplástico, que está sob tensão de tração, fundida em sua superfície e, portanto, enfraquecida, entortar antes de entrar no arranjo do rolo de prensagem. Além disso, não é fácil distribuir uniformemente a energia altamente focada de um feixe de laser sobre a superfície da folha de filme termoplástico contínua, especialmente se levarmos em conta que essa folha de filme passe em velocidades de até 350 m / minuto. Isso resulta no risco de surgirem irregularidades devido a diferentes expansões térmicas na área de superfície da folha de filme ou de que a folha de filme termoplástico adira apenas insuficientemente localmente ao substrato.[0005] In order to eliminate the problems caused by cooling, the device known in EP 3 098 060 A1 tries to perform surface melting of the continuous thermoplastic film sheet without cooling the opposite surface. To make this possible, an infrared laser is used to melt the surface and there is no cooling of the opposite surface. Also with this device, there is naturally a risk that the thermoplastic film sheet, which is under tensile stress, fused on its surface and therefore weakened, will warp before entering the press roll arrangement. Furthermore, it is not easy to uniformly distribute the highly focused energy of a laser beam over the surface of continuous thermoplastic film sheet, especially if we take into account that such film sheet passes at speeds of up to 350 m/minute. This results in the risk of irregularities arising due to different thermal expansions in the surface area of the film sheet or that the thermoplastic film sheet only locally insufficiently adheres to the substrate.

[0006] É, portanto, um objetivo da invenção desenvolver ainda mais o dispositivo do tipo mencionado no início, de modo que o material de revestimento termoplástico não entorte antes de entrar no arranjo de rolo de prensagem e seja assegurada uma adesão uniforme do material de revestimento termoplástico à folha do substrato.[0006] It is therefore an object of the invention to further develop the device of the type mentioned at the beginning, so that the thermoplastic coating material does not warp before entering the pressing roller arrangement and uniform adhesion of the coating material is ensured. thermoplastic coating to the substrate sheet.

[0007] Para solucionar essa tarefa, a invenção propõe, a partir de um dispositivo do tipo mencionado no início, que o dispositivo de resfriamento seja projetado como um rolo de resfriamento acionado rotacio- nalmente, em torno de cuja circunferência estão dispostas sucessivamente:[0007] To solve this task, the invention proposes, from a device of the type mentioned at the beginning, that the cooling device be designed as a rotationally driven cooling roller, around whose circumference are arranged successively:

[0008] - um dispositivo de alimentação para o material de revestimento termoplástico,[0008] - a feeding device for thermoplastic coating material,

[0009] - um ou vários irradiadores de aquecimento por Infra vermelho para aquecimento da superfície do material de revestimento termoplástico deitado no rolo de resfriamento,[0009] - one or more infrared heating radiators for heating the surface of the thermoplastic coating material lying on the cooling roller,

[00010] - um dispositivo de alimentação para a folha de substrato,[00010] - a feeding device for the substrate sheet,

[00011] - um ou vários arranjos do rolo de prensagem para prensar a folha de substrato contra a superfície derretida do material de revestimento termoplástico deitado no rolo de resfriamento[00011] - one or several arrangements of the pressing roller to press the substrate sheet against the melted surface of the thermoplastic coating material lying on the cooling roller

[00012] - e um dispositivo de descarga para o produto forrado acabado.[00012] - and a discharge device for the finished lined product.

[00013] No dispositivo de acordo com a invenção, o material de revestimento termoplástico fica em contato com a superfície do rolo de resfriamento acionado rotativamente sobre toda a superfície, ficando imóvel e, portanto, absolutamente livre de tensão, durante todo o tempo entre a condução até o rolo de resfriamento e a descarga do produto forrado acabado, de modo que não ocorram distorções ou deslocamentos. O fato de que a fusão da superfície do material de revestimento termoplástico pode ser feita por um caminho angular relativamente grande ao longo da circunferência do rolo de resfriamento, é possível obter um aquecimento muito uniforme da superfície a ser derretida, mesmo em altas velocidades da folha.[00013] In the device according to the invention, the thermoplastic coating material is in contact with the surface of the rotatingly driven cooling roller over the entire surface, remaining immobile and therefore absolutely free of tension, during the entire time between the conduction to the cooling roller and the discharge of the finished lined product, so that no distortions or displacements occur. The fact that the melting of the surface of the thermoplastic coating material can be done by a relatively large angular path along the circumference of the chill roll, it is possible to obtain very uniform heating of the surface to be melted, even at high sheet speeds. .

[00014] É particularmente vantajoso se, ao longo da circunferência do rolo de resfriamento no sentido de rotação atrás do dispositivo de alimentação para a folha de substrato, vários arranjos de rolos de prensagem forem utilizados para prensar a folha de substrato contra a superfície derretida do material de revestimento termoplástico deitado no rolo de resfriamento. Como resultado, a pressão de contato pode ser aumentada gradualmente de um arranjo do rolo de prensagem para o próximo, o que leva a uma melhoria na ligação adesiva.[00014] It is particularly advantageous if, along the circumference of the cooling roller in the direction of rotation behind the feeding device for the substrate sheet, various arrangements of pressing rollers are used to press the substrate sheet against the molten surface of the thermoplastic coating material lying on the cooling roller. As a result, the contact pressure can be gradually increased from one press roll arrangement to the next, which leads to an improvement in the adhesive bond.

[00015] Uma configuração conveniente do dispositivo de acordo com a invenção prevê que o rolo de resfriamento seja provido de conexões para conduzir e descarregar um meio refrigerante líquido. Através de um controle de temperatura correspondente desse meio refrigerante líquido, é possível manter a temperatura da superfície do rolo de resfriamento exatamente constante.[00015] A convenient configuration of the device according to the invention provides that the cooling roller is provided with connections to conduct and discharge a liquid cooling medium. Through a corresponding temperature control of this liquid cooling medium, it is possible to keep the surface temperature of the cooling roller exactly constant.

[00016] Também é conveniente se, por um lado, a fusão do material de revestimento termoplástico e, por outro lado, a prensagem da folha de substrato contra o material de revestimento derretido, for feita sobre a metade da circunferência do rolo de resfriamento. Isso é conseguido porque, por um lado, os irradiadores de aquecimento por infravermelho e, por outro lado, os arranjos dos rolos de prensagem estão dispostos de forma distribuída, respectivamente, pela metade da circunferência do rolo de resfriamento. Desse modo, obtém-se tempo tempo suficiente para ambos os processos, mesmo em altas velocidades da folha.[00016] It is also convenient if, on the one hand, the melting of the thermoplastic coating material and, on the other hand, the pressing of the substrate sheet against the molten coating material, is carried out over half the circumference of the cooling roller. This is achieved because, on the one hand, the infrared heating radiators and, on the other hand, the pressing roller arrangements are distributed respectively over half the circumference of the cooling roller. In this way, sufficient time is obtained for both processes, even at high sheet speeds.

[00017] Para proteger ainda mais o material de revestimento termoplástico na superfície do rolo de resfriamento contra deslocamentos não intencionais, é ainda previsto que dispositivos de fixação sejam previstos sobre a circunferência do rolo de resfriamento ao longo das bordas laterais da folha de filme termoplástico, que fixam a borda lateral da folha de filme termoplástico sobre a circunferência do rolo de resfriamento.[00017] To further protect the thermoplastic coating material on the surface of the cooling roll against unintentional displacement, it is also envisaged that fastening devices are provided on the circumference of the cooling roll along the side edges of the thermoplastic film sheet, that secure the side edge of the thermoplastic film sheet over the circumference of the cooling roller.

[00018] Os dispositivos de fixação mencionados anteriormente podem, por exemplo, ser projetados como tenazes ou cintas de guia.[00018] The previously mentioned fastening devices can, for example, be designed as grips or guide belts.

[00019] No caso da colagem por fusão discutida acima não ser considerada suficientemente, o dispositivo de alimentação para a folha de substrato poderá finalmente ser adicionalmente provido de uma linha de alimentação de substância adesiva.[00019] In case the fusion bonding discussed above is not considered sufficiently, the feeding device for the substrate sheet can finally be additionally provided with an adhesive substance feeding line.

[00020] Um exemplo de concretização da invenção é explicado em mais detalhes abaixo com base no desenho, em cuja única figura uma seção através do dispositivo de acordo com a invenção é mostrada esquematicamente.[00020] An example of embodiment of the invention is explained in more detail below based on the drawing, in the single figure of which a section through the device according to the invention is shown schematically.

[00021] No desenho, um rolo de resfriamento é designado pelo número de referência 1. Este rolo de resfriamento é provido de conexões não mostradas para a condução e descarga de um líquido de resfriamento, por exemplo, água ou óleo, e pode ser mantido a uma temperatura constante, por exemplo, de 5°C a 40°C, por meio desse líquido de resfriamento.[00021] In the drawing, a cooling roller is designated by the reference number 1. This cooling roller is provided with connections not shown for conducting and discharging a cooling liquid, for example, water or oil, and can be maintained at a constant temperature, for example from 5°C to 40°C, by means of this coolant.

[00022] O rolo de resfriamento 1 é acionado rotativamente na direção da seta de rotação x. Ao redor do rolo de resfriamento na direção da seta de rotação x são dispostos sucessivamente:[00022] The cooling roller 1 is rotatably driven in the direction of the rotation arrow x. Around the cooling roller in the direction of the rotation arrow x are arranged successively:

[00023] - um dispositivo de alimentação 2a para um material de revestimento termoplástico na forma de uma folha de filme 2,[00023] - a feeding device 2a for a thermoplastic coating material in the form of a film sheet 2,

[00024] - vários irradiadores de aquecimento por infravermelho 3 para aquecimento da superfície da folha de filme termoplástico 2 apoiada no rolo de resfriamento 1,[00024] - several infrared heating radiators 3 for heating the surface of the thermoplastic film sheet 2 resting on the cooling roller 1,

[00025] - um dispositivo de alimentação 4a para uma folha de subs trato 4, em que este dispositivo de alimentação 4a pode, se necessário, adicionalmente ser provido de um dispositivo de alimentação de substância adesiva (não mostrado),[00025] - a feeding device 4a for a substrate sheet 4, whereby this feeding device 4a can, if necessary, additionally be provided with an adhesive substance feeding device (not shown),

[00026] - três arranjos de rolos de prensagem 5 para prensar a folha de substrato 4 contra a superfície fundida da folha de filme termoplástico 2 apoiada no rolo de resfriamento 1[00026] - three arrangements of pressing rollers 5 to press the substrate sheet 4 against the molten surface of the thermoplastic film sheet 2 resting on the cooling roller 1

[00027] - e um dispositivo de descarga 6a para o produto final forrado 6, que consiste na folha de substrato 4 e na folha de filme termoplástico forrado 2.[00027] - and a discharge device 6a for the lined final product 6, consisting of the substrate sheet 4 and the lined thermoplastic film sheet 2.

[00028] O dispositivo de acordo com a invenção opera da seguinte forma:[00028] The device according to the invention operates as follows:

[00029] O rolo de resfriamento disposto centralmente 1 é acionado para girar na direção da seta x. A folha de filme termoplástico contínua 2 é conduzida à superfície do rolo de resfriamento 1 através do dispositivo de alimentação 2a. A folha de filme termoplástico fornecida 2 é então passada pelo rolo de resfriamento rotativo 1, nos irradiadores de aquecimento de infravermelho 3, que são dispostos aproximadamente sobre a metade da circunferência do rolo de resfriamento 1. A superfície da folha de filme 2 voltada para o irradiador de aquecimento 3 aquece acima da temperatura de fusão. Em contrapartida, a superfície da folha de filme termoplástico 2 que fica adjacente ao rolo de resfriamento 1 não derrete e permanece intacta. Para que a folha de filme termoplástico 2 não possa se mover em relação à superfície do rolo de resfriamento 1 em seu caminho ao longo do irradiador de aquecimento 3, ela é assim fixada no rolo de resfriamento por tenazes que estão localizados na região de suas bordas laterais (não mostradas no desenho).[00029] The centrally arranged cooling roller 1 is driven to rotate in the direction of the arrow x. The continuous thermoplastic film sheet 2 is fed to the surface of the cooling roller 1 via the feeding device 2a. The supplied thermoplastic film sheet 2 is then passed through the rotating cooling roller 1, onto the infrared heating radiators 3, which are arranged approximately halfway around the circumference of the cooling roller 1. The surface of the film sheet 2 facing the heating radiator 3 heats above melting temperature. In contrast, the surface of the thermoplastic film sheet 2 adjacent to the cooling roller 1 does not melt and remains intact. So that the thermoplastic film sheet 2 cannot move with respect to the surface of the cooling roller 1 on its way along the heating radiator 3, it is thus fixed on the cooling roller by grippers that are located in the region of its edges sides (not shown in drawing).

[00030] Atrás do último irradiador de aquecimento 3, a folha de substrato 4 é conduzida por meio do dispositivo de alimentação 4a e depois prensada contra a superfície derretida da folha de filme termoplástico 2 apoiada no rolo de resfriamento 1 usando os arranjos do rolo de prensagem 5. Os arranjos do rolo de prensagem 5 são dispostos de forma distribuída sobre a metada da circunferência restante do rolo de resfriamento 1 e aumentam a pressão de contato gerada, de um arranjo de rolo de prensagem 3 para o próximo. Desse modo, a qualidade da colagem aumenta significativamente.[00030] Behind the last heating radiator 3, the substrate sheet 4 is led through the feeding device 4a and then pressed against the melted surface of the thermoplastic film sheet 2 resting on the cooling roller 1 using the arrangements of the cooling roller press 5. The press roll arrangements 5 are distributed over the remaining half circumference of the chill roll 1 and increase the contact pressure generated from one press roll arrangement 3 to the next. In this way, the bonding quality is significantly improved.

[00031] Atrás do último arranjo de rolos de prensagem 5 encontra-se então o dispositivo de descarga 6a para o produto forrado acabado 6, que neste caso está presente na forma de uma folha contínua de produto consistindo em uma folha de substrato e uma folha de filme termoplástico forrada.[00031] Behind the last arrangement of pressing rollers 5 there is then the discharge device 6a for the finished lined product 6, which in this case is present in the form of a continuous sheet of product consisting of a substrate sheet and a sheet of lined thermoplastic film.

Claims

1. Device for continuously lining a substrate with a thermoplastic coating material (2), with an IR heating device (3) with which a surface of the film-shaped thermoplastic coating material (2) is melted, with a cooling device (1) opposite the infrared heating device (3), which actively cools the surface of the continuous thermoplastic coating material (2) opposite the molten surface and with at least one press roller arrangement (5) with which a continuous substrate sheet (4) and continuous thermoplastic coating material (2) to produce a melt adhesive connection are pressed together between the substrate sheet (4) and the thermoplastic coating material (2), characterized by fact that, the cooling device is designed as a rotationally driven cooling roller (1), around whose circumference they are arranged successively, in the sequence indicated below: - a feeding device (2a) for the thermoplastic coating material ( 2), - one or more infrared heating radiators (3) for heating the surface of the thermoplastic coating material (2) resting on the cooling roller, - a feeding device (4a) for the substrate sheet (4), - one or more pressing roller arrangements (5) for pressing the substrate sheet (4) against the molten surface of the thermoplastic coating material (2) situated on the cooling roller (1), and - a discharge device (6a ) for the lined product (6).

2. Device according to claim 1, characterized by the fact that the cooling roller (1) is provided with connections for conducting and discharging a fluid cooling medium.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that, on the one hand, the infrared heating radiators (3) and, on the other hand, the pressing roller arrangements (6) are arranged in a distributed, respectively, over half the circumference of the cooling roll (1).

4. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the fastening devices are provided on the circumference of the cooling roller (1) along the lateral edges of the thermoplastic coating material (2), that secure the side edge of the thermoplastic coating material (2) during circulation around the cooling roller (1).

5. Device according to claim 4, characterized in that the fastening devices are designed as grips or guide belts.

6. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the feed device (4a) of the substrate sheet (4) is additionally provided with an adhesive substance feed line.