CN114379189B - 通过数字喷墨打印头施加粘合剂的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于通过数字喷墨打印头(4)来施加胶粘剂(1)的系统和方法以用于粘合至少一个第一元件(2)和一个第二元件(3)，其中，系统包括功能性地连接到数字喷墨打印头(4)的处理单元，该处理单元包括关于待粘合元件(2、3)中的至少一个的物理特征的数据集，这些物理特征在不同区域中是不同的，该处理单元适于根据关于物理特征的数据来选择待沉积的每单位面积胶粘剂(1)量和/或胶粘剂(1)类型，使得沉积在表面上的胶粘剂(1)的每单位面积量或类型在待粘合元件(2、3)中的至少一个的表面上是不同的。

Description

通过数字喷墨打印头施加粘合剂的系统和方法
技术领域
本发明的目的是一种通过数字喷墨头施加粘合剂的系统和方法以用于将至少两个元件粘合在一起，例如面板或型材以及箔材或片材。
背景技术
胶粘剂或粘合剂具有粘合和附接两个基底的功能，例如，将基材料粘合并附接到涂层材料或其它层。
当胶水实现其黏合目的时，其是固体，而为了将其施加、运输、铺展等在待粘合表面上，甚至当它们已经被施加到待粘合的一个或多个元件上时，其需要具有一定的流动性以确保渗透到所述元件的表面中。
根据胶水变成液体的方式，存在不同类型的胶粘剂:
-冷胶水，其被添加溶剂或稀释剂以用于变成液体。
-热胶水或热熔胶水，其利用热融化并变成液体。
关于物理粘合过程，黏合可以定义为能够将不同性质的材料分子结合在一起的力。而内聚力用来表示同一种材料的分子之间的吸引力。在粘合两个元件的应用中，其中，已经选择了导致良好黏合的合适胶水，作为一般规则，所述粘合的最大强度是通过黏合层的厚度获得的，由于待粘合元件的表面的粗糙度和孔隙，该厚度适合填充待粘合元件的表面上的现有凹部。
胶水层的超过所述最小厚度的任何厚度都会产生较低强度粘合。这是由于胶水的内部凝聚力。通常，如果与待粘合材料一起使用的胶水具有良好黏性，则该粘合力总是大于胶水本身的内聚力。因此，调整到表面的粗糙度的胶水量是实现最强粘合的胶水量。
目前，用于施加胶粘剂的最广泛方法有:
-通过辊，其通过用定量辊在其上定量配胶的涂抹器辊施加胶水。
-通过涂抹器唇部，其通过狭槽定量配胶并通过改变胶水通过狭槽的速度改变所施加的胶水量。
此外，尽管在较小范围上，但某些类型的胶水是通过喷枪、涡流喷嘴或不同喷涂系统来施加的。
通过辊或唇部施加的方法是接触方法，因此其缺点在于，如果胶水所施加于的产品被污染，则这些胶水也会被污染、变质、磨损(例如，通过磨擦)等。
还有一个缺点是，作为接触方法，如果要施加的表面没有完美校准或具有不规则性或卷曲，则施加变得困难甚至不可能。
此外，还有不能通过接触施胶的待粘合材料，这是由于其自身的组成，部分会脱落。
一般来说，所有传统的施加方法都有共同特点，即在一定公差内，每单位面积可施加的克数或产品量是均匀的。
发明内容
本发明的系统和方法的目的在于将打印头用于数字喷墨技术，施加胶粘剂，其中，直到现在，所述胶水是通过前述传统方法施加的。
本发明的通过数字喷墨打印头施加胶粘剂的系统适用于至少一个第一元件和一个第二元件的粘合。该系统包括至少一个数字喷墨打印头。其还包括功能上连接到数字喷墨打印头的处理单元。处理单元又包括关于待粘合元件中的至少一个的物理特征的数据集，其中，所述物理特征在至少一个待粘合元件的不同区域不同。处理单元被配置用于:
-根据关于待粘合元件中的物理特征的数据，选择要沉积在待粘合元件中的至少一个的表面上的每单位面积的胶粘剂量和/或胶粘剂类型。因此，沉积在至少一个待粘合元件的表面上的每单位面积胶粘剂量和/或胶粘剂类型在待粘合元件的表面的不同区域是不同的，并且
-控制数字喷墨打印头在待粘合元件中的至少一个的表面上释放所述每单位面积胶粘剂量和/或胶粘剂类型。
根据以上所述，本发明的特征在于，印刷是以这样的方式进行的使得每单位面积沉积的粘合油墨的克数或量或胶粘剂类型在待粘合元件的施加表面的不同区域中是不同的。因此，本发明使得可以根据待粘合元件的物理特征以受控的方式选择不同的粘合剂克数或类型。
根据前述内容，本发明能够将胶水施加到表面的特定区域。因此，可以根据每个区域的需要在表面上施加不同胶水量，或者甚至可以在卷曲的表面、曲线、垂直或倾斜区域(例如边缘等)上正确地施加胶水。
因此，本发明能够根据待粘合元件的物理特征来沉积胶水，例如:
-表面纹理，例如木纹、裂纹或表面缺陷的存在。
-待粘合元件的材料，其会影响表面粗糙度/孔隙率，从而影响胶水的润湿性和粘附性或其固化。
-待粘合元件的形状或胶水所施加至的表面的倾斜度，例如，施加至面板的侧面或边缘和前表面。
根据以上所述，关于待粘合的元件的物理特征的数据包括以下数据中的至少一个:其表面的粗糙度、其表面的形态和/或元件的材料类型。
墨喷射头或喷墨头能够根据所述胶粘剂的物理和化学性质喷射产品。一些最具代表性的特性包括:
-粘度。
-颗粒尺寸。
-表面张力。
-导电性。
通过喷墨施加胶水是非常有利的，由于其使得剂量能够在非常低的范围内进行，也以非常精确的方式进行，而传统系统对于实现所述低剂量有一定限制。因此，除了通过减少不必要的胶水消耗来实现节约之外，如上所述，还实现了更好的胶合。
本发明的另一个目的是通过数字喷墨打印头施加粘合剂的方法以用于粘合至少一个第一元件和一个第二元件。如上所述，该系统包括至少一个数字喷墨打印头。该方法包括以下步骤:
-通过功能上连接到数字喷墨打印头的处理单元接收关于待粘合元件中的至少一个的物理特征的数据，其中，所述物理特征在至少一个待粘合元件的不同区域中不同，
-在处理单元中根据关于待粘合元件的物理特征的数据，选择待沉积在待粘合元件中的至少一个的表面上的每单位面积胶粘剂量和/或胶粘剂类型，使得沉积在至少一个待粘合元件的表面上的每单位面积胶粘剂量或胶粘剂类型在待粘合元件的表面的不同区域中是不同的，以及
-通过至少一个数字喷墨打印头在待粘合元件中的至少一个的表面上分配从处理单元接收的所述每单位面积胶粘剂量和/或胶粘剂类型。
本发明通过所述喷射头提供胶粘剂，从而尤其提供以下优点:
-根据施加头的分辨率，具有达皮升数量级的精确克数。
-根据区域和需求调整克数，即使在微观层面也是如此。
-将胶合调整到待粘合元件的严格必要区域。
-根据区域并且取决于不同需求，施加不同类型粘合剂。
-由于没有接触，施加系统允许待施加的表面存在一定不规则性。
-其使得能够将粘合剂施加至其中如果有接触将是困难或不可能的表面上，例如卷曲、竖直、倾斜、不规则表面等或者如果有接触颗粒将会从其脱离的表面上。
-在卫生元件的制造部门，如尿布、卫生巾、创可贴、膏药等，其可以防止因接触施加头而造成的污染。
-施加系统能够产生高度密封进料回路，这使得能够施加例如由氰基丙烯酸酯制成的胶水，尽管其具有高反应性。
在示例性实施例中，处理单元包括待粘合元件中的至少一个的数字图案，其中，数字图案的每个区域与待施加的粘合剂克数或类型相关联。
在另一示例性实施例中，施加系统包括连接到处理单元的传感器以用于测量待粘合元件中的一个的至少一个物理特征并将所述测量发送到处理单元。
本发明的应用领域将对应于其在面板层压工艺中的使用，即在平坦表面上的箔材胶合，以及在型材涂覆工艺中的使用，即利用箔材成形在倾斜表面上的箔材胶合。这些对应于面板和型材的通过使用胶粘剂的表面加工工艺，通常由木材或衍生物、铝、PVC等制成。
另一种应用是胶合和粘接不同的绝缘材料层，这些材料层能够具有不同于上述材料的其他类型元件。
本发明还可以应用于各种材料的不同部分的分度：塑料、金属、木材、纤维素等，以获得由这些不同部分形成的优越结构。例如，用于门的形成，复合型材的形成，布、卫生巾、创可贴、膏药等的制造。
附图说明
提供附图以完善描述且目的在于更好地理解本发明。所述附图构成说明书的整体部分并示出了本发明的示例性实施例。
图1示出了层压面板的横截面图。
图2示出了层压或涂覆的示例性实施例的示意图，其中将胶粘剂施加到两个待粘合元件，具体地为箔材和基底。
图3示出了层压或涂覆的示例性实施例的示意图，其中将胶粘剂施加到两个待粘合元件中的一个，具体地施加至箔材。
图4示出了层压或涂覆的示例性实施例的示意图，其中将水基或溶剂基胶水施加到待粘合元件，具体地为箔材和基底。
图5示出了层压或涂覆的示例性实施例的示意图，其中将水基或溶剂基胶水施加到待粘合元件中的一个，具体地施加至基底。
图6示出了逐片材分度应用的示例性实施例的示意图，其中将胶水施加到基底。
具体实施方式
图1示出了包括两个元件(2，3)的层压面板，基底和片材通过胶粘剂(1)而粘合。在胶粘剂(1)中，在两个元件(2，3)之间的中间区域产生内聚力区，并且在胶粘剂(1)与基底和片材的附近产生黏合区。胶粘剂层(1)越厚，由于内聚力区越大，两个元件(2，3)之间的胶合越少。
通常用于材料层压或涂覆的面板或型材，如MDF、HDF、刨花板等，由于制造工艺(纤维定向等)，基本上更大的表面(例如顶部或底部)比更小的表面(例如边缘)更不粗糙。因此，通常，与更大的表面相比，必须施加更大量的胶水来将涂覆部胶合到所述更小的表面。图1显示了层压面板的细节，其中，边缘具有比上表面更大的粗糙度，因此边缘需要更大量的胶粘剂(1)。
在本发明的方法和系统目标中，可以使用从卷供给的连续箔材，即，第一元件(2)由材料的连续箔材组成或不同材料的不连续箔材组成，例如纸、PVC、HPL、CPL等。因此，根据所使用的涂覆设计，第二元件(3)可以具有任何期望的外观，例如面板或型材。
图2至图6表示本发明的应用的不同示例，其中胶粘剂(1)可以通过数字喷墨打印头(4)施加到一个或两个待粘合元件(2，3)上，数字喷墨打印头(4)功能性地连接到处理单元。在施加及其随后的固化或干燥之后，将元件(2)中的一个施加在另一个(3)上，并且通过利用连续涂覆或层压方法施加压力，实现胶合。
在图2的应用示例中，通过数字喷墨印刷将胶粘剂(1)施加到两个待粘合元件(2，3)上，具体地为连续箔材和基底。连续箔材由供给卷(10)供应并由引导辊(20)引导，直到通过压力辊(30)将该连续箔材施加到基底上。胶粘剂(1)在其施加到连续箔材和基底上之后被固化。胶粘剂(1)例如通过电磁辐射(40)、UV、IR或电子灯固化。
在图3的应用示例中，与图2中所示的应用实例不同，胶粘剂(1)通过数字喷墨印刷的方式仅施加到两个待粘合元件(2，3)中的一个，在这种情况下，例如，具体地施加到连续箔材。
在图4的应用示例中，与图2或图3中所示的示例性实施例不同，水基或溶剂基的冷胶粘剂(1)通过数字喷墨印刷被施加到两个待粘合元件(2，3)上，具体地为连续箔材和基底。胶粘剂(1)在将其施加到连续箔材和基底两者上之后通过干燥而固定。胶粘剂(1)通过水或溶剂的蒸发来干燥，例如通过穿过设置有加热装置，例如热空气或加热灯的加热室(50)，例如借助IR等。
在图5的应用示例中，与图4所示的示例性实施例不同，水基或溶剂基的冷胶粘剂(1)被施加于待粘合元件(2，3)中的一个，在这种情况下，例如，具体地施加至基底。
在图6的应用示例中，与图1至5所示的示例性实施例不同，使用了不连续箔材。箔材从一叠箔材(60)中逐片材进给直到通过压力辊(30)将箔材施加到基底。
在示例性实施例中，处理单元包括待粘合元件(2，3)中的至少一个的表面的数字图案。数字图案的不同区域与待施加胶粘剂(1)的每单位面积量或类型相关联。
粘合剂的克数或可变量可以与待粘合元件(2，3)的装饰设计同步，也就是说，对应于装饰设计。
例如，该系统可以包括扫描器(5)，该扫描器功能性地连接到处理单元并且被配置用于执行对待粘合元件(2，3)中的至少一个的表面的扫描并且用于将所述扫描发送到处理单元以构成数字图案。
在片材或涂覆中的某些应用使用所谓的压花箔材或2D箔材或纹理接触箔材，其中，用传统的唇部或辊施加胶粘剂(1)是麻烦且低效的。所述应用的复杂性在于，这些箔材在设计侧具有纹理，但是在胶粘剂(1)的施加侧也具有“可见”侧的反纹理，这使得由于没有完美平整度，所述胶粘剂(1)的施加变得复杂。
因此，为了能够胶合它们，通常所做的是用施加器唇部或辊过度按压，以便将胶水施加到整个表面，从而用胶水填充凹部区域。因此，胶水消耗高。
通过本发明，箔材设计被扫描或者数字图案被提供在数字文件中，并且通过处理数字扫描/文件，数字喷墨打印头(4)为每个点喷射必要量的胶粘剂(1)。
在另一个示例性实施例中，由于施加系统包括传感器，因此胶粘剂(1)的施加可以动态地进行，该传感器测量待粘合元件(2，3)的特征以选择待施加到生产线中不同区域的粘合剂量。物理特征中的至少一个的所述测量被发送到处理单元。

Claims (6)

1.一种用于通过数字喷墨打印头(4)施加胶粘剂(1)的系统，以用于粘合至少一个第一元件(2)和一个第二元件(3)，其中，所述系统包括至少一个数字喷墨打印头(4)，所述系统的特征在于，其包括功能性地连接到所述数字喷墨打印头(4)的处理单元，其中，所述处理单元包括关于待粘合元件(2、3)中的至少一个的物理特征的数据集，其中，所述物理特征在至少一个待粘合元件(2、3)的不同区域中是不同的，所述处理单元适于:
-根据关于所述待粘合元件(2、3)的物理特征的数据，选择待沉积在所述待粘合元件(2、3)中的所述至少一个的表面上的每单位面积胶粘剂(1)量和/或胶粘剂(1)类型，使得沉积在所述至少一个待粘合元件(2、3)的所述表面上的所述每单位面积胶粘剂(1)量或所述胶粘剂(1)类型在所述待粘合元件(2、3)中的所述至少一个的所述表面的不同区域中是不同的，并且
-控制所述数字喷墨打印头(4)以在所述待粘合元件(2、3)中的所述至少一个的所述表面上释放所述每单位面积胶粘剂(1)量和/或所述胶粘剂(1)类型。
2.根据权利要求1所述的用于通过数字喷墨打印头(4)施加胶粘剂(1)的系统，其特征在于，所述处理单元包括所述待粘合元件(2、3)中的至少一个的所述表面的数字图案，其中，所述数字图案的不同区域与待施加的胶粘剂(1)的每单位面积量或类型相关联。
3.根据权利要求2所述的用于通过数字喷墨打印头(4)施加胶粘剂(1)的系统，其特征在于，所述系统包括扫描仪(5)，所述扫描仪功能性地连接到所述处理单元并且被配置用于执行对所述待粘合元件(2、3)中的至少一个的所述表面的扫描并且用于将所述扫描发送到所述处理单元以构成所述数字图案。
4.根据前述权利要求中任一项所述的用于通过数字喷墨打印头(4)施加胶粘剂(1)的系统，其特征在于，所述系统包括功能性地连接到所述处理单元的传感器，所述传感器被配置用于测量所述待粘合元件(2、3)中的至少一个的至少一个物理特征并将所述测量发送到所述处理单元。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的用于通过数字喷墨打印头(4)施加胶粘剂(1)的系统，其特征在于，关于所述待粘合元件(2、3)中的至少一个的所述物理特征的所述数据包括以下数据中的至少一个：其表面的粗糙度、其表面的形态和/或元件的材料类型。
6.一种通过数字喷墨打印头(4)施加胶粘剂(1)的方法，以用于粘合至少一个第一元件(2)和一个第二元件(3)，其中，用于实现所述方法的系统包括至少一个数字喷墨打印头(4)，其特征在于，所述方法包括以下步骤:
-通过功能性地连接到所述数字喷墨打印头(4)的处理单元接收关于待粘合的所述第一元件(2)和所述第二元件(3)中的至少一个的物理特征的数据，其中，所述物理特征在待粘合的所述第一元件(2)和所述第二元件(3)中的所述至少一个的不同区域中是不同的，
-通过所述处理单元根据关于待粘合的所述第一元件(2)和所述第二元件(3)的所述物理特征的所述数据来选择待沉积在待粘合的所述第一元件(2)和所述第二元件(3)中的所述至少一个的表面上的每单位面积胶粘剂(1)量和/或胶粘剂(1)类型，使得沉积在待粘合的所述第一元件(2)和所述第二元件(3)中的所述至少一个的所述表面上的所述每单位面积胶粘剂(1)量或所述胶粘剂(1)类型在待粘合的所述第一元件(2)和所述第二元件(3)中的所述至少一个的所述表面的不同区域中是不同的，并且
-通过至少一个数字喷墨打印头(4)在待粘合的所述第一元件(2)和所述第二元件(3)中的所述至少一个的所述表面上分配从所述处理单元接收的所述每单位面积胶粘剂(1)量和/或所述胶粘剂(1)类型。
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