DE102009007148A1 - Method for laminating individual laminate layers to form laminate composite for manufacturing printing product, involves causing partial evaporation of water in adhesive during coating process and/or on laminate layers after coating process - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Klebstoffauftragsvorrichtung in einer Laminier- oder Kaschiermaschine zur Herstellung eines Laminats, wobei die Klebstoffauftragsvorrichtung auf mindestens einer Ausgangslagenlage (eines ersten Substrates) des Laminats vor dem Verbinden der einzelnen Laminatlagen durch Düsenauftrag erfolgt. Der Klebstoffauftrag kann dabei vollflächig oder partiell, zum Beispiel in Form von Streifen, erfolgen.The The invention relates to an adhesive application device in a laminating or laminating machine for producing a laminate, wherein the adhesive application device on at least one initial position (a first substrate) of the laminate before joining the individual Laminate layers done by nozzle application. The adhesive application can be full or partial, for example in shape of stripes, done.
Das Laminat wird erzeugt, indem mindestens zwei Lagen, von der mindestens eine Lage einen Klebstoffauftrag trägt, in dem Kaschierspalt, gebildet von der Kaschierwalze und einer Gegendruckwalze bzw. von Kaschierbändern und entsprechenden Gegenkaschierbändern oder -walzen, unter Druck miteinander verbunden werden. Die Begriffe kaschieren bzw. laminieren bzw. Kaschierlage bzw. Laminatlage werden im folgendem als Synonyme verwendet. Laminat bezeichnet das Endprodukt aus mindestens zwei Lagen, die mittels eines Klebstoffes verbunden sind. Kaschierlage oder Laminatlage bezeichnet eine Teillage des Endlaminats.The Laminate is produced by applying at least two layers, of which at least a layer carries an adhesive application, in the laminating gap, formed by the laminating roller and a counter-pressure roller or of Laminating tapes and corresponding Gegenkaschierbändern or rollers, under pressure. The terms conceal or laminating or laminating layer or laminate layer are in the following used as synonyms. Laminate refers to the end product of at least two layers which are connected by means of an adhesive. linerboard or laminate layer denotes a partial layer of the final laminate.
Nach dem jetzigen Stand der Technik wird der Klebstoff in den meisten Fällen mittels eines Walzenauftragswerk auf eine oder mehrere Substratlagen vor dem Zusammenfügen des Laminats aufgebracht. Die Dosierung erfolgt dabei durch die die Beistellung zweier oder mehrerer Walzen zueinander mit einer Rasterwalze, die Näpfchen aufweist und an der Oberfläche abgerakelt wird. Der Auftrag des Klebstoffes auf die Substratlage bzw. Substratlagen erfolgt bei allen Walzenwerken kontaktierend, d. h. die Auftragswalze des Walzenwerkes steht im Kontakt mit der Substratlage. In den häufigsten Anwendungen werden wasserbasierte Dispersionskleber eingesetzt, da diese kostengünstig und umweltfreundlich sind. Für den Transport wird der Klebstoff mit relativ hohen Anteilen von Wasser verdünnt, so dass der Festkörperanteil oftmals nur 40–50% beträgt. Der Rest bildet das Wasser plus einige Additive. Ein proportional zur eingebrachten Menge des Wasseranteils hoher Energieaufwand ist nach dem Übertragen auf die Substratlage notwendig, damit der aufgetragene Klebstoff seine Klebrigkeit erhält indem eine grosse Menge an Wasser und anderen Lösemittelbestandteilen dem Klebstofffilm entzogen wird. Dies geschieht energetisch sehr aufwendig zum Beispiel durch Trommeltrockner und beheizte Kaschier- und/oder Trockentrommelwalzen. Neben dem benötigten hohen Energieaufwand sind die bisherigen Lösungen auch konstruktiv sehr aufwendig und kostspielig.To In the current state of the art, the adhesive is used in most Cases by means of a Walzenauftragswerk on one or more Substrate layers applied before joining the laminate. The dosage is carried out by the provision of two or several rollers to each other with an anilox roller, the wells has and is doctored off on the surface. The order of the adhesive takes place on the substrate layer or substrate layers contacting at all roll mills, d. H. the applicator roll of Rolling mill is in contact with the substrate layer. In the most common Applications use water-based dispersion adhesives, because they are inexpensive and environmentally friendly. For the transport is the adhesive with relatively high levels of Diluted in water, so that the solids content often only 40-50%. The rest forms that Water plus some additives. A proportional to the introduced Amount of water portion of high energy expenditure is after transferring to the substrate layer necessary so that the applied adhesive his Stickiness gets by adding a large amount of water and other solvent constituents removed from the adhesive film becomes. This is done very energetically, for example by Drum dryer and heated laminating and / or drying drum rollers. In addition to the required high energy consumption are the previous ones Solutions also structurally very complex and expensive.
Ansätze das Auftragssystem durch Düsentechnik zu verbessern und auch zu vereinfachen sind in vielen Anwendungsgebieten der Laminiertechnologie bekannt.approaches to improve the application system by nozzle technology and also simplify are in many areas of application of laminating technology known.
Der
Auftrag von Klebstoff auf Lagen eines Laminats mit Düsen
ist unter anderem in der Gebrauchsmusterschrift
Allgemein
wird das Auftragen eines Klebstoffes zum Verbinden von Folien mittels
Düsen in der
Aus
der Verfahrenstechnik ist die Sprühtrockentechnik bestens
bekannt. Hierbei werden z. B. Kunststoffdispersionen durch Sprühen
in einen Trockenturm zu Kunststoffpulver getrocknet. Sprühtürme
werden üblicherweise im Gleichstrom betrieben und zwar
vorzugsweise von oben nach unten. In diesem Fall werden die Heissluft
und die Dispersion am Kopf des Sprühturms eingeführt.
Die Lufttemperatur nimmt infolge der zur Verdunstung des Wassers
aufgewandten Energie von oben nach unten ab. Die Dispersion wird
am Kopf des Sprühturms zu feinen Tropfen zerstäubt;
dazu dienen Sprühdüsen. Die entstandenen Pulverteilchen
sammeln sich am Fusse des Sprühturmes bzw. im so genannten Konus
oder werden durch Einleiten in einen Zyklonabscheider vom Luftstrom getrennt.
Eine solche gattungsbildende Vorrichtung zum Trocknen von Kunststoffdispersionen
ist unter anderem in der
Alle
bekannten Beschichtungseinrichtungen mit Düsen lassen nur
ein begrenztes Einstellen der Applikation über die Substratbreite
zu. Um ein gleichmässiges Sprüh- oder Beschichtungsbild
zu erzeugen kann ein so genanntes Overspray über die Kante nie
vollständig vermieden werden. Dies kann aber zur Verschmutzung
von Maschinenteilen und zu unerwünschten Rückseitenbeschichtungen
führen. Die
Neben
den aus der
Geeignete
Sprühdüsen bzw. Beschichtungs- oder Sprühvorrichtung
Ziel und Aufgabe der Erfindung ist daher ein Auftragssystem für Klebstoffe in Laminier- oder Kaschieranlagen zu schaffen, dass die Verwendung eines kostengünstigen wasserbasierten Laminier- bzw. Kaschierklebers (Dispersionsklebers) erlaubt, wobei der energetische Aufwand für die Trocknung und der maschinenbauliche Aufwand gleichzeitig in einem erheblichen Mass reduziert wird.aim and object of the invention is therefore an application system for Adhesives in laminating or laminating systems to create that Use of a cost-effective water-based laminating or laminating adhesive (dispersion adhesive) allowed, the energetic Effort for the drying and mechanical engineering effort is reduced at the same time to a considerable extent.
Die
erfindungsgemässe Lösung wird gebildet indem mittels
einer Düse
Überraschend wurde in einem Versuch festgestellt, dass sich Dispersionskleber in einem geschlossenen Behältnis auch über einen längeren Zeitraum über 100° Celsius erwärmen lassen, ohne dass, wie ursprünglich erwartet, Zersetzungsprozesse einsetzen.Surprised was found in an experiment that is dispersion adhesive in a closed container also over one heat longer than 100 ° Celsius without, as originally expected, decomposition processes deploy.
Das Experiment wurde mit einem Kaschierkleber der Firma Weilburger Graphics (Handelsname SENOBOND-WL-Folienkaschierkleber 375202) ausgeführt. Es handelt sich um einen Spezialklebstoff zum Kaschieren von vorbehandelten OPP-Folien auf Druckerzeugnisse der graphischen Industrie.The Experiment was carried out with a laminating adhesive from Weilburger Graphics (Trade name SENOBOND-WL film laminating adhesive 375202). It is a special adhesive for laminating pretreated OPP films on printed products of the graphic arts industry.
Der
Festkörperanteil des Kaschierklebers betrug 50 ± 2%,
der Rest bestand im Wesentlichen aus wässrigem Lösemittel.
Der Kaschierkleber wurde für 3 h bei 130° Celsius
weitgehend luftdicht abgeschlossen gelagert. Eine anschliessende
Handkaschierung im Labor war möglich. Dabei wurden die gleichen
Niveau der Verbund/Schälfestigkeit erreicht. Auch die Prägefestigkeit
war gegeben. Das Erhitzen führte unerwartet zu keinerlei
technologischen Nachteilen. Durch die Wärmebelastung wurde
die Vernetzung des Kaschierklebers nicht negativ beeinflusst. Die
Viskosität des Klebers sank bei 80° Celsius auf 12
s (Auslaufzeit gemessen mit einem DIN 4 mm Auslaufbecher), gegenüber
15 s bei 20° Celsius. Zusammenfassend kann überraschenderweise
gesagt werden, dass der handelsübliche Kaschierkleber in einem
geschlossenen und luftdichten System kurzzeitig auf höhere
Temperaturen erwärmt werden kann, ohne dass gleich ein
Zersetzungsprozess stattfindet.Of the
Solid content of the laminating adhesive was 50 ± 2%,
the rest was essentially aqueous solvent.
The laminating adhesive was at 130 ° C for 3 h
stored largely airtight. A subsequent
Manual lamination in the laboratory was possible. They were the same
Level of compound / peel strength achieved. Also the embossing strength
was given. The heating unexpectedly led to none
technological disadvantages. Due to the heat load was
the crosslinking of the laminating adhesive is not adversely affected. The
Viscosity of the adhesive dropped to 12 at 80 ° Celsius
s (flow time measured with a
Ferner konnte in dem obigen Experiment beobachtet werden, dass nach dem Ausstreichen des zuvor erhitzten Kaschierklebers auf die Laminatlage sofort eine Hautbildung stattfand. Die Klebrigkeit stieg in einem sehr kurzen Zeitraum sehr schnell an.Further could be observed in the above experiment that after the Spread the previously heated laminating adhesive on the laminate immediately a skin formation took place. The stickiness increased in a very short period very fast.
Dieser
Effekt führte zu der erfindungsgemässen Idee,
erhitzten Kaschierkleber oder im Falle einer Zweistoffdüse
Alternativ kann der erhitzte Dispersionsklebstofffilm auch mit einer Breitschlitzdüse auf die Laminatlage aufgebracht werden.alternative The heated dispersion adhesive film can also be used with a slot die be applied to the laminate layer.
Die
Erwärmung des Kaschierklebers kann geschehen, in dem er
aus einem beheizten Vorratsbehälter entnommen und über
eine Sprühdüse
Idealer
Weise setzt man für das Versprühen des Kaschierklebers
eine Zweistoffdüse
Theoretisch,
aber mit deutlich geringeren Effizienzwerten, könnten die
Erwärmung des Sprühstrahls und die Erwärmung
des Sprühbildes auf der Laminatlage
Bei einer strahlendichten Kapselung des Sprühbereichs könnte der Sprühstrahl und gegebenenfalls auch durch eine energiereiche Strahlung, vorzugsweise eine Strahlung, die direkt in den Wasseranteil des Kaschierklebers, beaufschlagt. Denkbar wäre hier Mikrowellenstrahlung unterschiedlichster Frequenzbereiche.at a radiation-tight encapsulation of the spray area could the spray and possibly also by a high-energy Radiation, preferably a radiation directly in the water content of the laminating adhesive, applied. Conceivable here would be microwave radiation different frequency ranges.
Bei Einsatz einer Breitschlitzdüse kann der Beschichtungsvorgang erfolgen, indem der Klebstoff ohne Versprühen während der Produktion als ein kontinuierlicher Film aufgebracht wird. Die Methoden zur Erhitzung der Düse zugeführten Dispersionsklebstofffilms können äquivalent zu den Sprühverfahren gewählt werden.at Use of a slot die, the coating process done by applying the glue without spraying during the production is applied as a continuous film. The Methods of heating the nozzle supplied dispersion adhesive film can be chosen equivalent to the spraying method become.
Dieses
erfindungsgemässe Verfahren ist durch eine hohe Energieeffizienz
gekennzeichnet, da aufgrund der hohen Oberfläche das Lösemittel
Wasser während des Sprühvorgangs ideal aus dem Sprühmedium
Kaschierkleber austreten kann. Im Gegensatz dazu wird bei der geschlossenen
Auftragstechnik mit Walzen ein geschlossener Kaschierkleberfilm
auf die Laminatlage
Ähnliche vorteilhafte Effekte lassen sich auch mit einer Beschichtung mit einer Breitschlitzdüse erreichen. Die Masse wird dann im heissen Zustand auf die Folie beschichtet und das Wasser kann sehr schnell aus der Schicht verdunsten, da diese vollkommen durchwärmt ist.Similar advantageous effects can also be achieved with a coating reach a slot die. The mass is then in the hot condition coated on the foil and the water can be very evaporate quickly from the layer, as this completely warms is.
Breitschlitzdüse und Sprühdüsen bzw. Sprühdüsengruppen lassen sich im Rahmen der Erfindung äquivalent einsetzen.slot die and spray nozzles or spray nozzle groups can be used equivalently within the scope of the invention.
Auch maschinenbaulich bietet das erfindungsgemäss gefundene Verfahren deutliche Vorteile. Durch die Kombination der Vorgänge Kaschierkleberapplikation und Trocknung in einem Aggregat lassen sich wesentliche Trocknerteile und beheizte Zylinder einsparen. Neben einer deutlichen Verkleinerung solcher Anlagen lassen sich deutliche Herstellkostenvorteile erzielen. Die Herstellkosten liegen ca. 25% unter den Herstellkosten klassischer Kaschieranlagen. Ein deutlich wirtschaftlicherer Betrieb ist dadurch möglich.Also In terms of mechanical engineering, the invention provides Process distinct advantages. By combining the operations Leave the laminating adhesive application and drying in an aggregate to save essential dryer parts and heated cylinders. In addition to a significant reduction of such systems can be achieve significant manufacturing cost advantages. The manufacturing costs are approx. 25% below the production costs of classic laminating lines. One significantly more economical operation is possible.
Ein weiterer Vorteil ist die geringe Belastung des Kaschiermaterials. Aus Gründen der Ressourcen- und Materialeinsparung werden Laminate aus immer dünneren Laminatlagen zusammengesetzt. Diese sind jedoch in den meisten Fällen (Kunststoffmaterial) sehr empfindlich gegen übermässige Wärmeeinwirkung. Hierdurch werden die maximale einbringbare Wärmeenergie bei konventionellen Trockneranlagen und somit auch die Produktionsleistung limitiert. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren des erhitzten Sprühens eines Dispersionsklebers kann dagegen die eingebrachte Trocknungsenergie erheblich höher gewählt werden ohne dass eine Beschädigung der zu besprühenden Laminatlage zu erwarten wäre. Die von einem wässrigen Lösemittel des Dispersionsklebers beim Verdampfen (bei konstanter Temperatur) aufgenommene Wärmeenergie wird als Verdampfungsenthalpie bezeichnet. Wird einer Flüssigkeit während des Verdampfens keine Wärmeenergie zugeführt, so wird die benötigte Wärmemenge der Umgebung entzogen, d. h. der Klebstoff kühlt während des Trockenvorgangs ab. Ein Teil der Evaporation findet daher schon während des Sprühens im Sprühkegel oder beim Austritt aus der Beschichtungsdüse statt, so dass der Klebstoff bei dem Auftreffen auf das Substrat eine geringere Temperatur aufweist als bei dem Austritt aus der Düsenmündung. Dadurch lassen sich auch wärmeempfindliche sehr dünne Folien effizient verarbeiten, da sie bei dem erfindungsgemässen Verfahren einer geringeren Wärmebelastung ausgesetzt sind.One Another advantage is the low burden of Kaschiermaterials. For reasons of resource and material savings Laminates composed of increasingly thinner laminate layers. These are however in most cases (plastic material) very sensitive to excessive heat. As a result, the maximum recoverable heat energy limited in conventional dryer systems and thus also the production capacity. In the inventive method of heated spraying a dispersion adhesive can, however, the introduced drying energy be chosen much higher without a Damage to the laminate to be sprayed would be expected. The of an aqueous solvent of the dispersion adhesive during evaporation (at constant temperature) absorbed heat energy is called enthalpy of enthalpy designated. Is a liquid during the Evaporation no heat energy is supplied, so will the amount of heat extracted from the environment, d. H. The adhesive cools during the drying process from. Part of the evaporation is therefore already during spraying in the spray cone or at the exit out of the coating nozzle, leaving the adhesive has a lower temperature when hitting the substrate as at the exit from the nozzle orifice. Thereby can also be heat-sensitive very thin Processing films efficiently, since they in the inventive Process are exposed to a lower heat load.
In einer besonderen Erweiterung der Erfindung wird die Folie vor der Beschichtung durch Kühlwalzen oder andere geeignete Kühlvorrichtungen gekühlt. Dies ermöglicht eine Beschichtung mit einem besonders grossen Δt, ohne dass es zu einer Beschädigung der Folie kommt.In a special extension of the invention, the film before the Coating by chill rolls or other suitable cooling devices cooled. This allows a coating with a particularly large Δt, without causing damage the foil comes.
Neben
der Vielzahl der Vorteile der erfindungsgemäss gefundenen
Lösung hat Sprühen den Nachteil, dass feine Aerosole
in der Umgebungsluft vagabundieren können. Deswegen sollte
der Sprühvorgang in einer Umhausung
Im Falle des erfindungsgemässen Beschichten mit einer Breitschlitzdüse findet keine oder nur in einem sehr geringem Umfang eine Aerosolbildung statt. Die Beschichtung kann deshalb in einer Umhausung stattfindet, zwingend ist dies aber nicht.in the Case of coating according to the invention with a slot die There is no or only a very small amount of aerosol formation. The coating can therefore take place in a housing, mandatory this is not.
Auch
wird bei dem Laminieren einzelner Lagen nicht immer eine Verklebung
bis zum äussersten Rand der Laminatlage erwünscht.
Bei einem Sprühen bis zum Rand der Laminatlage
Bei Einsatz einer Breitschlitzdüse kann die Beschichtungsbreite in bekannterweise durch Einsätze oder andere geeignete Massnahmen automatisch oder manuell auf die Beschichtungsbreite eingestellt werden. Eine Beschichtung über den Rand kann, muss aber nicht erfolgen. Die Breite der beschichtung kann so gewählt werden, dass knapp bis zu den äusseren seitlichen Rändern beschichtet wird und somit eine Klebstoffverschleppung in unerwünschte Bereiche vermieden wird.at Using a slot die can increase the coating width in a known manner by means of inserts or other suitable Measures automatically or manually on the coating width be set. A coating over the edge may need but not done. The width of the coating can be selected be that close to the outer side edges is coated and thus a Klebstoffverschleppung in unwanted areas is avoided.
Die erfindungsgemässe Lösung ermöglicht ein energieeffizientes und kostengünstiges Kleberbeschichtungs- und Trocknungsverfahren für wässrige Kaschierkleber und unterscheidet sich in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht deutlich von dem bekannten Stand der Technik.The inventive solution allows a energy-efficient and cost-effective adhesive coating and drying process for aqueous laminating adhesives and differs in technical and economic terms clearly from the known state of the art.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Sprüh-/DüsenvorrichtungSpray / nozzle device
- 22
- Düsenmund/DüsenmündungSpray tip / nozzle orifice
- 33
- Sprühkegel/SprühstrahlSpray cone / spray
- 44
- Laminatlage (Substrat)laminate layer (Substrate)
- 55
- Förderrichtung des Substratesconveying direction of the substrate
- 66
- Verdunstung (Wasser und gegebenenfalls weitere Komponenten X)evaporation (Water and optionally further components X)
- 77
- Absaugluftstromsuction air
- 88th
- Filtervorrichtungfilter means
- 99
- Absaugvorrichtung/AbsaugrohrSuction / exhaust pipe
- 1010
- Wärmestrahler/WarmlufteinspeisungRadiant heaters / hot air feed
- 1111
- Wärmestrahlung/WarmluftstromHeat radiation / warm air stream
- 1212
- Reflektorreflector
- 1313
- Umhausungenclosure
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009007148A DE102009007148A1 (en) | 2009-02-02 | 2009-02-02 | Method for laminating individual laminate layers to form laminate composite for manufacturing printing product, involves causing partial evaporation of water in adhesive during coating process and/or on laminate layers after coating process |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102009007148A Withdrawn DE102009007148A1 (en) | 2009-02-02 | 2009-02-02 | Method for laminating individual laminate layers to form laminate composite for manufacturing printing product, involves causing partial evaporation of water in adhesive during coating process and/or on laminate layers after coating process |
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