DE102009041375A1 - Method for coating a carrier material with a web-shaped coating material, comprises adhering the carrier material with the coating material under application of compressive forces and heating in a laminating gap of a laminating unit - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kaschieren zweier Lagen von Materialien mit einer geringen Wasserdampfdurchlässigkeit.The invention relates to a device and a method for laminating two layers of materials with a low water vapor permeability.
Aus dem Stand der Technik sind Kaschieranlagen bekannt, bei denen auf eine Folienbahn ein Polyurethanklebstoff (PUR-Klebstoff) aufgetragen wird, die mit Klebstoff beschichte Folienbahn anschliessend in einen Kaschierspalt geführt und im Kaschierspalt unter Druckeinwirkung mit einer zweiten Materialbahn bzw. Materialbogen verbunden wird. Eine solche Anlage wird unter anderem von der Firma Steinemann Technology AG, St. Gallen Schweiz unter dem Handelsnamen Lotus SF angeboten.Lining systems are known from the prior art, in which a polyurethane adhesive (PUR adhesive) is applied to a film web, which is then passed with adhesive film web in a laminating gap and bonded in the laminating gap under pressure with a second material web or material sheet. Such a plant is offered, inter alia, by the company Steinemann Technology AG, St. Gallen Switzerland under the trade name Lotus SF.
Polyurethan-Klebstoffe sind als 1- oder 2-Komponenten-Klebstoffe erhältlich, welche durch Polykondensation oder Polyaddition aushärten können. Die Einkomponenten-PUR-Klebstoffe härten unter Zugabe von Luftfeuchtigkeit und/oder Wärme aus. Es besteht die Möglichkeit, beide Aushärtemechanismen zu verbinden, so dass eine erste Handlingsfestigkeit durch die Luftfeuchtigkeitshärtung, die Endfestigkeit der Verklebung aber erst unter Wärmeinwirkung eintrittPolyurethane adhesives are available as 1- or 2-component adhesives which can cure by polycondensation or polyaddition. The one-component PUR adhesives cure with the addition of humidity and / or heat. It is possible to connect both curing mechanisms, so that a first handling strength through the air moisture curing, the final strength of the bond but only under the action of heat occurs
Einkomponenten-Klebstoffe auf Basis Polyurethan reagieren folglich mit Wasser bzw. Wasserdampf aus. Sie sind reaktive, feuchtigkeitsvernetzende Klebstoffe. Prinzipiell lässt sich die Notwendigkeit einer ausreichenden Feuchtigkeitszufuhr auch bei anderen feuchtigkeitsvernetzenden Klebstoffen feststellen. Bei der Kaschierung von Folie auf Papier und Karton, wie Sie in der Veredelung von Druckprodukten angewandt wird, reicht die Papier bzw. Karton enthaltene Feuchtigkeit für eine Reaktion aus.One-component adhesives based on polyurethane therefore react with water or water vapor. They are reactive, moisture-curing adhesives. In principle, the need for a sufficient supply of moisture can be determined even with other moisture-curing adhesives. When laminating foil to paper and cardboard, as used in the refinement of printed products, the moisture contained in the paper or cardboard is sufficient for a reaction.
Kritischer stellt sich die Lage dar, wenn beide Materialien, die zu einem Laminat verbunden werden, nicht oder nur in einem geringen Masse hygroskopisch bzw. beide Materialien eine geringe Wasserdampfdurchlässigkeit aufweisen. Dies ist unterem der Fall, wenn die Materialkombination Kunststofffolie/Kunststofffolie oder Kunststofffolie/Metallblech miteinander zu einem Laminat verbunden werden. Eine Aushärtung des Klebstoffs auf der Basis von Polyurethan findet dann in der Regel nicht statt oder die Trocknung wird auf das wirtschaftliche Mass hinaus verlängert. So wird von Aushärtzeiten feuchtigkeitsvernetzender Klebstoffe bis zu 3 Tage berichtet. Da das Laminat bis zu dem Zeitpunkt ausreichender Härtung nicht weiter verarbeitet werden kann, ist die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens durch lange Durchlaufzeiten und grosse Zwischenlager beeinträchtigt.The situation is more critical when both materials that are bonded into a laminate, not or only to a small extent hygroscopic or both materials have a low water vapor permeability. This is the case below, when the material combination plastic film / plastic film or plastic film / sheet metal are joined together to form a laminate. Curing of the polyurethane-based adhesive usually does not take place or the drying is prolonged to the economic level. For example, curing times of moisture-curing adhesives are reported up to 3 days. Since the laminate can not be processed further until the time of sufficient curing, the economic efficiency of the process is impaired by long throughput times and large intermediate storage.
In diesem Fall empfiehlt die
Das Aufsprühen von Wasserdampf bzw. Wasser, wie es in der
Prinzipiell kann dieses Vagabundieren des Wasserdampfs während des Feuchtmittelauftrags mit Sprühdüsen durch eine Umgebungs-Absaugung vermieden werden, was aber bei den geringen benötigten Auftragsmengen und der damit geringen Tröpfchengrösse technisch schwierig zu realisieren ist. Ein Grossteil des feinen Feuchtigkeitsnebels würde durch die Absaugung verwirbelt und sogar abgesaugt werden. Dies führt zu einer partiell ungleichmässigen Benetzung und somit zu ungleichförmigen Aushärtungsvorgängen.In principle, this vagrancy of the water vapor can be avoided during the dampening solution application with spray nozzles by an ambient extraction, but this is technically difficult to achieve with the low order quantities required and thus small droplet size. A large part of the fine moisture mist would be swirled through the suction and even sucked. This leads to a partially uneven wetting and thus to non-uniform curing processes.
Ein weiteres Problem bei hohen Bahngeschwindigkeiten der Folie stellt die laminare Luft-Strömung auf der Folienbahnoberfläche dar, die verhindert, dass der Wasserdampf ungehindert auf die Bahn- oder Substratoberfläche gelangt.Another problem with high film speeds of the film is the laminar air flow on the film web surface, which prevents the water vapor from freely getting onto the web or substrate surface.
Das Aufsprühen eines Wasserfilms auf beide oder eine Lage des Laminats vor dem Klebstoffauftrag birgt Gefahren, da bei einem zu hohen Feuchtigkeitsauftrag einen geschlossenen Feuchtfilm bilden kann, der die Klebstoffannahme auf der jeweiligen Lage beeinflussen kann. Ziel sollte es daher sein, nicht nur an einer Grenzlage Feuchtigkeit aufzutragen, sondern den Polyurethan-Klebstofffilm mit einer geringen Menge Feuchtigkeit vollständig zu durchdrängen.The spraying of a water film on both or a layer of the laminate prior to the adhesive application poses dangers, since too high a moisture application can form a closed wet film, which can influence the adhesive acceptance on the respective layer. The aim should therefore be not only to apply moisture to a boundary layer, but to completely penetrate the polyurethane adhesive film with a small amount of moisture.
Vorrichtungen zu Befeuchtung einer Materialbahn in einem elektrostatischen Feld sind in der Druckindustrie für das Wiederbefeuchten von getrockneten Papierbahnen bestens bekannt. Dem Papier muss die entnommene Feuchtigkeit wieder zugeführt werden, damit es seine Elastizität wieder erhält. Ansonsten würde in dem Druckvorgang nachgeordneten Weiterverarbeitungsvorgängen, zum Beispiel beim Falzvorgang, das Papier brechen. Ein gattungsgemässer Vertreter dieser Art von Wiederbefeuchtungsanlagen ist unter anderem in der
Diese Applikation von Feuchtigkeit auf eine Materialbahn führt zu einem Eindringen der Feuchtigkeit in die Materialbahn und auch bei hohen applizierten Wassermengen von 2,5 g/m2 zu keinerlei Oberflächenwasser auf der Materialbahn. Der Wassernebel wird durch das elektrostatische Feld influenziert und auf die Materialbahn gelenkt. Vagabundierende Feuchtigkeitsaerosole aufgrund der laminaren Strömung auf der Materialbahnoberfläche und sonstige äussern Einwirkungen auf das versprühte Medium werden vermieden. Diffizil einzustellende Absaugungen können entfallen.This application of moisture to a web leads to the penetration of moisture into the web and even at high applied water volumes of 2.5 g / m2 to any surface water on the web. The water mist is influenced by the electrostatic field and directed to the web. Vagabonding moisture aerosols due to the laminar flow on the material web surface and other external influences on the sprayed medium are avoided. Diffizil adjustable suction can be omitted.
Ziel der Erfindung ist es daher für den Bereich der Bildung eines Laminats aus mindestens zwei Lagen mit einem Feuchtigkeitsvernetzenden Klebstoffs, z. B. eines Polyurethanklebstoffes, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die den Klebstofffilm auf einer ersten Materiallage vor dem Zusammenfügen mit der zweiten Lage derart mit Feuchtigkeit versorgt, dass der Klebstofffilm benetzt und ein gewisser Anteil des Feuchtigkeit in den Klebstofffilm eindringt. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine dazu gehörige Vorrichtung nach Anspruch 11 erfindungsgemäss durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.The aim of the invention is therefore for the field of formation of a laminate of at least two layers with a moisture-crosslinking adhesive, for. As a polyurethane adhesive to provide a device that provides the adhesive film on a first layer of material prior to assembly with the second layer with moisture such that the adhesive film wets and a certain amount of moisture penetrates into the adhesive film. This object is achieved by a method according to
Zweckmässige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments and further developments of the invention are characterized in the subclaims.
Die erfindungsgemässe Lösung wurde gefunden, indem das bekannte Verfahren der elektrostatischen Wiederbefeuchtungen von Materialbahnen in einem neuen Anwendungsgebiet angewandt wird. Die Befeuchtung eines feuchtigkeitsvernetzenden Klebstoffilm vor dem Laminiervorgang in einem Kaschierspalt einer Laminiermaschine ist in der Regel nur notwendig, wenn beide Materiallagen, die später das Laminat bilden, geringe hygroskopische Eigenschaften und/oder eine geringe Wasserdampfdurchlässigkeit aufweisen. Das Ziel der Wiederbefeuchtung ist daher nicht, wie in der
Die Vorteile der elektrostatischen Befeuchtung eines feuchtigkeitsvernetzenden Klebstofffilms liegen auf der Hand. Durch die in dem elektrostatischen Feld gerichtete Befeuchtung können keine oder nur in einem geringen Masse vagabundierende Aerosole auftreten, die zu unerwünschten Nebenreaktionen, z. B. im Klebstoffauftragswerk führen. Ferner werden die Feuchtigkeitsaerosole in dem elektrischen Feld beschleunigt, so dass sie in den Klebstofffilm eindringen und somit für eine gleichmässigere Durchfeuchtung ohne störende Feuchtigkeitsfilmbildung sorgen. Dies führt zu einer schnelleren und gleichmässigeren Vernetzung des Feuchtigkeitsvernetzenden Klebstoffs, ohne dass es zu Anhaftungsproblemen des Klebstofffilms an einer der Materiallagen durch störende Feuchtigkeitsfilme kommt.The advantages of electrostatic humidification of a moisture-crosslinking adhesive film are obvious. By moistening directed in the electrostatic field no or only in a small amount vagabonding aerosols can occur, leading to unwanted side reactions, eg. B. lead in the adhesive applicator. Furthermore, the moisture aerosols are accelerated in the electric field, so that they penetrate into the adhesive film and thus ensure a more uniform moisture without disturbing moisture film formation. This results in a faster and more uniform crosslinking of the moisture-crosslinking adhesive, without any adhesion problems of the adhesive film on one of the layers of material due to disturbing moisture films.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung (
In einer ersten erfindungsgemässen Laminiervorrichtung wird ein bahnförmiges Beschichtungsmaterial (Lage 1 des späteren Laminats) (
Alternativ kann der Klebstoffilm auch auf das Trägermaterial (Lage 2 des späteren Laminats) (
Die Beschichtungseinrichtung (
Das bahnförmige Beschichtungsmaterial (Lage 1) (
Alternativ kann das bahnförmige Beschichtungsmaterial (Lage 1) (
In einer zweiten erfindungsgemässen Ausführung (nicht zeichnerisch dargestellt) wird das Trägermaterial (Lage 2) (
Das Trägermaterial (
Der bahnförmige Beschichtungsstoff (
Der erfindungsgemässe Klebstofffilm wird aus einem teilweise oder vollständig feuchtigkeitsvernetzenden Klebstoffen gebildet. Im Wesentlichen sind dies Einkomponenten-PUR-Klebstoffe oder PUR-Hotmeltklebstoffe. Diese härten unter Zugabe von Luftfeuchtigkeit und/oder Wärme aus. Es besteht die Möglichkeit, beide Aushärtemechanismen zu verbinden, so dass eine erste Handlingsfestigkeit durch die Luftfeuchtigkeitshärtung, die Endfestigkeit der Verklebung aber erst unter Wärmeinwirkung eintrittThe adhesive film according to the invention is formed from a partially or completely moisture-crosslinking adhesives. These are essentially one-component PUR adhesives or PUR hotmelt adhesives. These harden with the addition of humidity and / or heat. It is possible to connect both curing mechanisms, so that a first handling strength through the air moisture curing, the final strength of the bond but only under the action of heat occurs
Einkomponenten-Klebstoffe auf Basis Polyurethan reagieren folglich mit Wasser bzw. Wasserdampf aus. Sie sind reaktive, feuchtigkeitsvernetzende Klebstoffe. Prinzipiell lässt sich die Notwendigkeit einer ausreichenden Feuchtigkeitszufuhr auch bei anderen feuchtigkeitsvernetzenden Klebstoffen feststellen.One-component adhesives based on polyurethane therefore react with water or water vapor. They are reactive, moisture-curing adhesives. In principle, the need for a sufficient supply of moisture can be determined even with other moisture-curing adhesives.
Die erfindungsgemässe Lösung ermöglicht das schnelle und Nebenwirkungsfreie Durchhärten von feuchtigkeitsvernetzenden Klebstofffilmen in Laminiermaschine. Dadurch können Laminate schneller weiter verarbeitet werden, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Laminierverfahrens wesentlich gesteigert wird.The solution according to the invention enables the rapid and side-effect-free hardening of moisture-crosslinking adhesive films in the laminating machine. As a result, laminates can be processed faster, which significantly increases the efficiency of the lamination process.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Bahnförmige BeschichtungsstoffWeb-shaped coating material
- 22
- KlebstoffauftragsvorrichtungAdhesive applicator
- 33
- Corona-ElektrodeCorona electrode
- 44
- Gegenelektrodecounter electrode
- 55
- Feldkraftfield force
- 66
- Wassersprühdüsewater spray
- 77
- Sprühkegelspray cones
- 88th
- Kraftforce
- 99
- Kaschierwalzelaminating
- 1010
- GegendruckwalzeBacking roll
- 1111
- Trägermaterialsupport material
- 1212
- Laminatlaminate
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0346512 A1 [0006, 0007] EP 0346512 A1 [0006, 0007]
- EP 1233834 B1 [0011, 0015] EP 1233834 B1 [0011, 0015]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20150401 |