CN204894132U - 用于用覆层材料涂覆工件的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于用覆层材料(4)涂覆工件(2)的设备(10)，所述设备包括：供应装置(12)，以用于供应覆层材料(4)，其中覆层材料(4)设有通过能量输入能变粘附的功能层(4’)；按压装置(14)，以用于将覆层材料(4)按压到工件(2)的表面上；输送装置(16)，以用于引起按压装置(14)和相应的工件(2)之间的相对运动；至少一个排出口(20)，用于将加热的压缩气体(6)供应给功能层(4’)；至少一个压缩气体源(22)，以用于将加热的压缩气体(6)提供给至少一个排出口(20)，使得压缩气体在至少一个排出口(20)的区域中具有至少为1.5bar的超压。

Description

用于用覆层材料涂覆工件的设备

技术领域

本实用新型涉及一种借助设备用覆层材料利用热气涂覆工件的方法，所述工件优选至少部段地由木材、木质材料、塑料等构成，。

背景技术

开始提到类型的方法和设备在现有技术中广泛地使用，尤其在家具和构件工业的领域中。长久以来常见的是，将预先涂覆有粘接剂的覆层材料(例如棱边)供应给工件，将粘接剂熔化并且将覆层材料与工件粘接。为了熔化粘接剂使用不同的机构、例如任意类型的加热元件、热空气等。

当然，已经证实的是，所述传统的方法仅允许有限的生产速度。此外，对覆层材料和工件之间的接合的质量和光学外观的要求一直继续增长，使得传统的方法通常不再满足要求。

在此背景下，在近些年研究差异很大的、新型的能量源并且市售，以便激活工件和覆层材料之间的粘接剂。因此，EP1800813例如公开用于利用激光器涂覆构件的方法和设备。然而，替选地，也发展其他的工艺，例如使用等离子或超声波来激活粘接剂(例如参照WO2010/009805)。附加地，在粘接连接时本身也取得进步，因为通常代替纯的热熔粘接剂使用(通常也基于热熔粘接剂的)功能层，所述功能层非常精确地以与覆层材料相同的颜色染色进而在接合状态下几乎不可见。这使观察者产生“无缝”连接的印象。

所述较新的工艺也适合于高的生产速度。当然，较新的工艺也要求相对耗费的构造和相对高的投资成本，尤其对于用于激活功能层的能量源。此外，根据能量源通常需要定制的功能层，这同样带来附加的耗费。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的是，提供开始提到类型的方法和设备，所述方法和设备在构造简单并且投资成本小的情况下能够实现在覆层材料和工件之间的高质量的接合连接。

根据本实用新型，所述目的通过用覆层材料涂覆工件的设备来实现。本实用新型的特别优选的设计方案在下面的描述中给出。

本实用新型基于下述思想，借助用于激活可变粘附的功能层的相对简单的能量源工作并且有效地使用所述能量源，使得也满足对高质量的接合连接和经济的生产过程的要求。

为了所述目的，在根据本实用新型的方法中提出，通过用加热的气体进行气体处理至少部分地激活功能层，其中加热的气体经由至少一个排出口输出到功能层上并且在至少一个排出口的区域中具有超压，优选具有至少为1.5bar的压强、特别优选具有至少为3bar的压强。

通过将热的压缩气体用作为用于功能层的激活剂，在本实用新型的范围中能够相对简单地并且借助与小的投资成本关联的能量源工作。然而，同时，所述能量源适合于激活非常多种多样的功能层，尤其还有所谓的零接缝功能层，所述零接缝功能层否则需要使用更耗费的能量源、例如激光器或等离子源。在此，将热气借助超压输出到功能层上能够实现：能够实现到相应的功能层中的高的能量输入。所述事实不仅能够实现能够借助相对高的生产速度工作，而且是总的来说能够借助于热空气激活特定的功能层的关键因素。

因为所使用的功能层通常具有非常短的“开放时间(offeneZeit)”，使得功能层的激活仅在接合过程之前的非常短的时间窗口之内是可能的。在所述短的时间窗口之内，功能层的激活仅通过下述方式是可能的：根据本实用新型——由于超压——发生到功能层中的提高的能量输入。因此，根据本实用新型的方法能够首次实现：也借助于热空气加工最新代的功能层，如所述功能层例如用于零接缝技术。

根据本实用新型的一个改进方案提出，气体在至少一个排出口的区域中具有至少为300℃、优选至少为350℃的温度。在所述温度范围中，得到足够高的能量输入，而不担心待激活的功能层的损坏。因此，能够特别突出并且有效地实现本实用新型的在上文阐述的优点。

此外，根据本实用新型的一个改进方案提出，至少一个排出口距功能层的间距最高为10mm、优选最高为4mm、尤其为2mm。由于所述相对小的间距，不仅确保没有发生排出的热空气的不期望的冷却。更确切地说，在功能层和排出口之间的相对小的间距有利于在排出口的区域中构建背压，所述背压能够实现到功能层中的提高的能量输入。因此，作为结果为实现在上文提到的优点提供重要贡献。

此外，根据本实用新型的一个改进方案提出：设有多个排出口，其中气体在至少两个排出口的区域中具有彼此不同的温度，所述温度优选沿排出口和待激活的功能层之间的相对运动的方向升高。通过设有多个排出口，不仅能够实现能量输入的提高，而且能量输入也能够特别有利地匹配于接合过程的相应的边界条件。这在气体在至少两个排出口的区域中具有彼此不同的温度时尤其适用。以这种方式，在所述功能层随后在第二排出口的区域中完全地熔化之前，例如能够借助于第一排出口实现功能层的预热。由此，能够避免功能层的或必要时还有覆层材料的或工件的损害，并且能够有利地实现功能层的优化的粘附能力。

功能层在本实用新型的范围中能够以差异很大的方式和方法构造并且原则上也能够构成为简单的热熔粘接层等。然而，在用热空气激活方面，根据本实用新型的一个改进方案提出，功能层具有用于提高热导率的机构，如尤其是低熔点的聚烯烃和/或金属颗粒。由此，能够实现，借助于热空气引入的热能也足够快并且深地进入到功能层中，使得在相应优化的粘附连接的情况下得到功能层的完全的激活。

此外，根据本实用新型的一个改进方案提出，功能层基本上不具有对于激光或其他辐射源的吸收剂。所述改进方案基于下述知识，例如为激光定制的功能层在制造中是耗费且昂贵的，因为必须缓冲用于激光的特定的吸收剂，以便总的来说能够借助于激光器(或另一相似的辐射源)激活功能层。在本实用新型的范围中能够有利地放弃这种附加措施，因为功能层借助于高压气体的激活不需要这种吸收剂。结果是，这引起能够借助可明显更简单且成本更低地制造的功能层工作。

根据本实用新型的一个改进方案还提出，将待供应给覆层材料的气体至少部分地余热利用并且至少间接地、尤其经由换热器用于加热所供应的气流。以这种方式，根据本实用新型的方法的经济性和环保性能够明显提高。此外，气体的余热利用有助于避免加工环境的过度的加热，所述加热可能对涂覆过程造成不利的影响。

根据本实用新型的用于执行根据本实用新型的方法的设备在下面的描述中限定并且能够实现，实现上文所讨论的、根据本实用新型的优点。

依照根据本实用新型的设备的一个改进方案提出，在至少一个排出口的区域中设有用于在加热的压缩气体排出时构成涡流的机构。由此，能够用小的耗费继续提高到待激活的功能层中的能量输入，使得在上文提到的优点还更突出。在此，特别优选的是，至少一个排出口构成为具有可变的横截面的喷嘴。这种喷嘴是用于构成涡流的特别简单并且尽管如此有效的机构。

依照根据本实用新型的设备的一个改进方案还提出，压缩气体源具有换热器部段，所述换热器部段设立为，将供给的压缩气体加热到至少为450℃、优选至少为600℃的温度。首先，设有自身的换热器部段有助于根据本实用新型的设备能够自给自足地工作，其中根据本实用新型的特殊性是：换热器部段能够由压缩气体源供给压缩气体，也就是说适合于在压力下的换热器运行。

总的来说，由于能够实现提供到功能层中的期望的高的能量输入的压强和温度，压缩气体在为450℃或甚至为600℃的优选的温度下得到高的能量密度。在此，将压缩气体有利地加热到相对高的温度，使得在朝向排出口的路径上的随后的热损耗是无害的并且必要时甚至能够将仍冷的压缩气体混入到过程中。

虽然根据本实用新型的设备也能够由外部的压缩气体供应装置供给，但是根据本实用新型的一个改进方案提出，设备的压缩气体源具有压缩气体产生单元。由此，能够使压缩气体产生和加热特别有利地相互协调，并且能够实现根据本实用新型的设备的自给自足的运行。

为了避免工作环境的过度的加热，根据本实用新型的一个改进方案提出，在排出口的区域中设有具有较小的热导率和/或较小的蓄热能力的材料。由此，有助于不由于过大的环境温度出现覆层材料的、功能层的或工件的热量相关的损害，这总的来说有助于可靠的涂覆过程和高质量的涂覆结果。出于相同的原因，根据本实用新型的一个改进方案同样提出，用于供应覆层材料的供应装置至少部段地热绝缘。

根据本实用新型的一个改进方案还提出，设备具有引出装置，所述引出装置设立为：将供应给覆层材料的气体至少部分地引出并且优选也利用余热，例如经由用于加热供应的气流的换热器。由此，能够实现已经在上文中结合气体的余热利用所讨论的优点。

换热器部段在本实用新型的范围中能够以差异很大的方式和方法构造。然而，根据本实用新型的一个改进方案提出，换热器部段具有至少一个设有空腔的、尤其多孔的和/或主要区域多孔的(haufwerksporig)和/或设有穿通口的换热器元件，因为所述换热器元件与热源连接。由此，在简单构造的情况下得到特别有效地进而经济地且环保地产生热的压缩空气。

在此，特别优选的是，至少一个换热器元件至少部段地由选自下述材料的材料构成：不生锈的烧结金属、多孔的陶瓷、金属泡沫、尤其是铝泡沫及其组合。所述材料不仅能够实现热源和待加热的空气之间的非常好的热传递，而且也具有高的耐久性并且能良好地加工。

根据本实用新型的一个改进方案还提出，热源具有加热元件，所述加热元件选自电热器、陶瓷加热元件、大电流加热器、激光器、红外源、超声波源、磁场源、微波源、等离子源和气体处理源。能够根据相应的要求和环境条件有利地选择所述不同的热源或者其组合，以便在优化经济性和环保性的情况下实现期望的热功率。

此外，根据本实用新型的一个改进方案的设备能够具有第二压缩气体源，所述第二压缩气体源设立为，在至少一个排出口的上游供给压缩气体，以便提高在至少一个排出口上排出的气体的压强。如果换热器部段能够将压缩气体加热到与在排出口上所需要的温度相比明显更高的温度上，那么所述设计方案是尤其有利的。在此情况下，通过混入其他的压缩气体能够实现在排出口上排出的、热的压缩气体中的更高的体积流和/或更高的压强，使得再次得到到待激活的功能层中的提高的能量输入。

附图说明

图1示出根据本实用新型的设备的一个实施方式的示意俯视图；

图2示出图1中的细节的示意图；以及

图3示出图1中的另一细节的示意图。

具体实施方式

在下文中，参照附图详细地描述本实用新型的优选的实施方式。

根据本实用新型的一个优选的实施方式的用于涂覆工件2的设备10在图1中示意地以俯视图示出。虽然根据本实用新型的设备10能够用于涂覆不同的工件，但是所述设备优选用于涂覆至少部段地由木材、木质材料、塑料等构成的工件，所述工件例如在家具、厨房和构件工业的领域中广泛地使用。在此，能够涂覆任意表面、如窄面或宽面。

覆层材料4能够能够是不同的材料，其中优选使用设有功能层4’的覆层材料。在此，功能层4’也能够是覆层材料4的一体化的组成部分，例如在复合的或甚至完全整体的覆层材料的范围中。替选地或附加地，同样可能的是，功能层4已经设在工件的待涂覆的表面上和/或也单独地供应到在覆层材料4和工件2的待涂覆的表面之间的区域中。

在本实施方式中，功能层4’通过能量输入(例如加热)表现出粘附的特性，使得覆层材料能够接合到工件上。连接作用也能够完全地或部分地基于其他的机制。此外，在本实施方式中，功能层能够具有用于提高热导率的机构，例如低熔点的聚烯烃和/或金属颗粒。此外，特别优选的是，功能层4’基本上不具有对于激光或其他辐射源的吸收剂。

此外，设备10包括用于将覆层材料4按压到工件2的表面上的按压装置14，例如呈一个或多个按压辊的形式。在本实施方式中，用于供应覆层材料4的供应装置12至少部段地热绝缘。

如在图1中可见的，设备10还包括用于引起按压装置14和相应的工件2之间的相对运动的输送装置，其中输送装置16在图1中示出的实施方式中构成为连续式输送装置(例如呈输送链形式)。然而，要注意的是，根据本实用新型的设备也能够构成为固定式机器，其中工件在涂覆过程期间基本上是固定的并且输送装置16用于按压装置14的和其他的对于涂覆过程重要的构件的相对运动。两个设计方案的组合也是可能的。决定性的是按压装置14(或必要时其他的构件)和相应的工件2之间的、必要时沿多个空间方向或围绕一个或多个旋转轴线的相对运动的可能性。为此，能够使用差异很大的装置，例如输送带、传送门、然而还有机器人等。

直接在按压装置14的上游在覆层材料4和工件2的待涂覆的表面之间的区域中设有激活单元20’，所述激活单元在本实施方式中具有多个用于将加热的压缩气体(或气体混合物，如空气)6供应给相应的功能层4’的排出口20。根据相应的功能层4’的位置，也就是说根据在覆层材料4上或在工件2上，排出口20相应地指向功能层4’。在此，排出口20距相应的功能层4’的间距最高为10mm、优选最高为4mm、例如大约为2mm。还可能的是，激活单元20’如在图1中表示的那样沿多个方向具有相应的排出口20，其中根据需要能够接通或关断相应的排出口。

激活单元20’的排出口20与压缩气体源22连接。压缩气体源22将加热的压缩气体6提供给相应的排出口20，使得所述压缩气体在至少一个排出口20的区域中具有超压。在此，施加在至少一个(优选所有)排出口20的区域中的超压的有利的值至少为1.5bar、特别优选至少为3bar。

激活单元20’的可能的设计方案在图2中示意地以侧视图示出。在此，图2示出激活单元20’的朝向待激活的功能层4’的侧面。

如在图2中可见的，在本实施方式中，激活单元20’具有多个排出口20，其中气体在至少两个排出口20的区域中能够具有彼此不同的温度。因此，例如优选的是，排出的压缩气体的温度沿排出口20和待激活的功能层4’之间的相对运动的方向、即在该情况下沿通过方向(在图2中从左向右)升高。与此无关地，至少各个喷嘴能够具有用于匹配于待激活的功能层的几何形状的机构。此外，与上述设计方案无关地，能够使用不同的喷嘴几何形状，如圆的、多边形的、椭圆的等。此外，在一个或多个排出口20的区域中能够设有在排出加热的压缩气体6时用于构成涡流的机构。虽然在图2中未示出，这例如能够通过下述方式来实现：相应的排出口20构成为具有沿流动方向至少部段地可变的横截面的喷嘴。

此外，虽然在图2中同样未示出，在(一个或多个)排出口20的区域中能够设有具有小的热导率和/或小的蓄热能力的材料。

压缩气体源22的一个优选的、示例性的设计方案在图3中示意地示出。在本实施方式中，压缩气体源22具有换热器部段24，所述换热器部段设立为：将所供给的压缩气体加热到至少为450℃、优选至少为600℃的温度。整个系统调整成，使得气体在至少一个排出口20的区域中具有至少为300℃、优选至少为350℃的温度。

在此，换热器部段24例如能够具有至少一个设有空腔的、尤其多孔的和/或主要区域多孔的和/或设有穿通口的换热器元件，所述换热器元件与在图3中示出的热源连接。在本实施方式中，换热器元件能够至少部段地由选自下述材料的材料构成：不生锈的烧结材料、多孔的陶瓷、金属泡沫、尤其是铝泡沫及其组合。显而易见地，然而也能够使用其他适合的材料，尤其是当所述材料具有高的热导率和/或高的蓄热能力时如此。

在本实施方式中，热源28具有未详细示出的加热元件，所述加热元件例如能够选自：电热器、陶瓷加热元件、大电流加热器、激光器、红外源、超声波源、磁场源、微波源、等离子源和气体处理源。

此外，在本实施方式中，压缩气体源22具有压缩气体产生单元26，例如呈压缩器的形式。所述压缩器能够从环境中或从气体供应装置中抽吸待压缩的气体并且传送给换热器部段24。替选地或附加地，换热器元件24也能够由外部的、必要时中央的压缩气体源供给，如在图3中所示出的。

在图3中可见的是，根据本实用新型的设备10还能够具有第二压缩气体源，所述第二压缩气体源设立为：在至少一个排出口的上游(在图3中最右边)供给，以便提高在至少一个排出口排出的气体的压强。

如在图1中最好可见的是，根据本实用新型的设备10还包括引出装置32、例如接料漏斗。以这种方式，能够将供应给功能层4’的气体至少部分地引出并且优选地也重新分组。为了所述目的，能够如在图1中示出的那样在引出装置32的上游设有换热器30，借助于所述换热器能够接收供应给功能层4’的气体的余热并且例如引回到压缩气体源22作为热能。

根据本实用新型的设备10的运行例如如下执行。借助于输送装置16沿输送方向(在图1中从左向右)输送待涂覆的工件2。与此同步地，借助于供应装置供应覆层材料4。在覆层材料和/或工件上(或单独地)提供的功能层借助于从排出口20排出的加热的压缩气体6激活，更确切地说直接在覆层材料之前借助于按压装置14按压到工件2的待涂覆的表面上。在此，覆层材料4借助于激活的功能层4’接合到工件2上。

Claims (19)

1.一种用于用覆层材料(4)涂覆工件(2)的设备(10)，所述设备包括：

供应装置(12)，以用于供应所述覆层材料(4)，其中所述覆层材料(4)设有通过能量输入能变粘附的功能层(4’)；

按压装置(14)，以用于将所述覆层材料(4)按压到所述工件(2)的表面上；

输送装置(16)，以用于引起所述按压装置(14)和相应的所述工件(2)之间的相对运动；

至少一个排出口(20)，用于将加热的压缩气体(6)供应给所述功能层(4’)；

至少一个压缩气体源(22)，以用于将加热的所述压缩气体(6)提供给至少一个所述排出口(20)，使得所述压缩气体在至少一个所述排出口(20)的区域中具有至少为1.5bar的超压。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述超压至少为3bar。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，在至少一个所述排出口(20)的区域中设有用于在排出加热的所述压缩气体(6)时构成涡流的机构。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，至少一个排出口(20)构成为具有能变的横截面的喷嘴。

5.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述压缩气体源(22)具有换热器部段(24)，所述换热器部段设立为：将所供应的压缩气体加热到至少为450℃的温度上。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，将所供应的压缩气体加热到至少为600℃的温度上。

7.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述压缩气体源(22)具有压缩气体产生单元(26)。

8.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，在所述排出口(20)的区域中设有具有小的热导率和/或小的蓄热能力的材料。

9.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，用于供应所述覆层材料(4)的所述供应装置(12)至少部段地热绝缘。

10.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述设备还具有引出装置(32)，所述引出装置设立为：将供应给所述功能层(4’)的气体至少部分地引出。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述引出装置设立为：将供应给所述功能层(4’)的气体至少部分地利用余热。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述引出装置设立为：经由用于加热所供应的气流的换热器(30)，将供应给所述功能层(4’)的气体至少部分地利用余热。

13.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述换热器部段(24)具有至少一个设有空腔的和/或设有穿通口的换热器元件，所述换热器元件与热源(28)连接。

14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述换热器元件是多孔的和/或是主要区域多孔的。

15.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，至少一个换热器元件至少部段地由选自下述材料的一种材料构成：不生锈的烧结金属、多孔的陶瓷、金属泡沫。

16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述金属泡沫是铝泡沫。

17.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述热源(28)具有加热元件，所述加热元件选自下述元件中的一种或多种元件：电热器、陶瓷加热元件、激光器、红外源、超声波源、磁场源、微波源、等离子源和气体处理源。

18.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，所述电热器是大电流加热器。

19.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述设备还具有第二压缩气体源，所述第二压缩气体源设立为：在至少一个所述排出口的上游供应压缩气体，以便提高在至少一个所述排出口上排出的气体的压强。