DE102014007425B4

DE102014007425B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Aufbringen eines Heissschmelzklebstoffes auf ein Substrat

Info

Publication number: DE102014007425B4
Application number: DE102014007425.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Pahl
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2019-05-23
Anticipated expiration: 2034-05-23
Also published as: US9797035B2; DE102014007425A1; US20150337426A1

Abstract

Vorrichtung (10) zum Aufbringen eines flüssigen bis pastösen Heissschmelzklebstoffes auf ein Substrat (44),
umfassend eine mindestens einen Hohlraum (38) für den Heissschmelzklebstoff aufweisende Schablone (29),
einen der Schablone (29) zugeordneten Klebstoffübergabezulauf (33), durch welchen der Klebstoff in den Hohlraum (38) einbringbar ist,
gekennzeichnet dadurch,
dass die Vorrichtung (10) weiterhin eine der Schablone (29) zugeordnete Transportfluidzuführöffnung (35) und eine Einrichtung zur Verlagerung (13, 15), insbesondere Verschwenkung, der Schablone (29) zwischen einer ersten Position, in welcher der Hohlraum (38) dem Klebstoffübergabezulauf (33) zugeordnet ist, und einer zweiten Position, in welcher der Hohlraum (38) der Transportfluidzuführöffnung (35) zugeordnet ist, so dass der Klebstoff in der zweiten Position durch ein die Transportfluidzuführöffnung (35) durchströmendes Transportfluid aus dem Hohlraum (38) austragbar ist, umfasst.

Description

Grundsätzlich sind Vorrichtungen zum Auftragen eines Heissschmelzklebstoffes, eines sogenannten Hot-Melts, auf ein Substrat, insbesondere auf ein sogenanntes Disposal Hygienic Product, wie Windeln oder Damenbinden, aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt.
Besonders vorteilhafte Vorrichtungen wurden beispielsweise von der Anmelderin entwickelt, wobei diesbezüglich z.B. auf die EP 1 429 029 A2 der Anmelderin verwiesen wird. Aus diesem Dokument ist eine entsprechende Vorrichtung bekannt, bei welcher sogenannte volumetrische Zahnradpumpen eingesetzt werden, um die Menge des abzugebenden, geschmolzenen Klebstoffes genau zu dosieren. Der eigentliche Austritt des Klebstoffes aus der Abgabedüse (beispielsweise eine Schlitzdüse) erfolgt hierbei aufgrund des anstehenden Drucks des Klebstoffes, beispielsweise nach Öffnen eines Abgabeventils. In einigen Fällen wird dem austretenden Klebstoff auch erhitzte Modulationsluft zugeführt, welche den austretenden Klebstoff auf dem Weg zum unterliegenden Substrat formgebend begrenzen, gegebenenfalls verwirbeln oder ähnliches, soll. Der Austritt aus der Düse erfolgt dabei in jedem Fall aufgrund des anstehenden Klebstoffdruckes.
Auch wenn derartige Vorrichtungen grundsätzlich in den meisten Anwendungsfällen optimal arbeiten, bestehen Anwendungsfälle, in denen insbesondere komplexere Auftragsmuster des Heissschmelzklebstoffes gewünscht sind.
Weitere bekannte Auftragssysteme nutzen zur Applizierung eines Musters rotierende, zylinderartige Schirme (rotary screen systems), bei welchen der Klebstoff aus einer stationären Abgabedüse im Inneren des rotierenden Zylinders durch die ein Stanzmuster tragende Oberfläche hindurch auf das Substrat abgegeben wird. Typischerweise wird das Substrat hierbei mit der äußeren Zylinderoberfläche in Kontakt gebracht. Der Klebstoffdruck kann hierbei insbesondere permanent an der Düse anstehen und wird, je nach Position der Zylinderoberfläche, abwechselnd am Austritt gehindert und durchgelassen, so dass auf dem kontaktierenden Substrat ein Muster entsteht. Eine beispielshafte Vorrichtung ist aus der US 4,911,948 A bekannt, bei welcher an dem Klebstoffvorrat ein regulierter Luftdruck ansteht. In der Praxis zeigen derartige Vorrichtungen aber Probleme im Auftragsbild, insbesondere ein Verschmieren.
Schließlich sind auch solche Auftragssysteme bekannt, bei welchen Auftragswalzen, welche an ihrer Oberfläche entweder Mulden oder Noppen zum Halten des Klebstoffes aufweisen, während ihrer Rotation kontaktierend mit einem Substrat zusammengeführt werden. Eine entsprechende Vorrichtung zeigt die EP 0 675 183 A1 , wobei dort die gummierte Heizwalze Gumminoppen aufweist, an welchen sich ein Schmelzkleberpulver, also kein bereits aufgeschmolzener Klebstoff, absetzt und über diese Noppen auf das Substrat druckbeaufschlagt abgegeben wird. Bei derartigen Vorrichtungen wird es aber als problematisch angesehen, dass die Herstellung derartiger Vorrichtungen sehr komplex und kostenintensiv ist. Zudem werden insbesondere für den Einsatz bei Hygieneartikeln gewünschte Auftragsgeschwindigkeiten in der Regel mit derartigen Systemen nicht erreicht.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Auftragen von Heissschmelzklebstoffen bereitzustellen, welche ein präzises und zuverlässiges Auftragen bei optimaler Ausnutzung des eingesetzten Klebstoffes ermöglicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe zunächst mit den Merkmalen des Anspruches 1, diesbezüglich also insbesondere mit einer Vorrichtung umfassend eine mindestens einen Hohlraum für den Heissschmelzklebstoff aufweisende Schablone, einen der Schablone zugeordneten Klebstoffübergabezulauf, durch welchen der Klebstoff in den Hohlraum einbringbar ist, wobei die Vorrichtung weiterhin eine der Schablone zugeordnete Transportfluidzuführöffnung und eine Einrichtung zur Verlagerung, insbesondere Verschwenkung, der Schablone zwischen einer ersten Position, in welcher der Hohlraum dem Klebstoffübergabezulauf zugeordnet ist, und einer zweiten Position, in welcher der Hohlraum der Transportfluidzuführöffnung zugeordnet ist, so dass der Klebstoff in der zweiten Position durch ein die Transportfluidzuführöffnung durchströmendes Transportfluid aus dem Hohlraum austragbar ist, umfasst.
Die Idee der vorliegenden Erfindung besteht also im Wesentlichen darin, den Heißschmelzklebstoff (im Folgenden auch kurz „Klebstoff“ genannt) nicht unter kontinuierlich anstehendem Klebstoffdruck (beispielsweise aufgrund von volumetrischen Pumpen) auszutragen, sondern vielmehr zunächst eine geringe Teilmenge des Klebstoffes von dem Klebstoffzulauf zu separieren, diese anschließend zu verlagern und dann (an einem separaten Ort) durch ein Transportfluid, insbesondere Druckluft, aus der Vorrichtung auszutragen und auf das Substrat aufzutragen.
Der auszutragende Klebstoff wird hierbei durch die Separierung von dem anstehenden Druck des nachfließenden oder nachführenden Klebstoffes getrennt und das separate Transportfluid sorgt für einen optimierten Auftrag auf das Substrat.
Der Klebstoff wird zunächst über einen Klebstoffübergabezulauf an den Hohlraum der Schablone übergeben bzw. diesem zugeführt. Hierbei kann der Klebstoffübergabezulauf beispielsweise über Kanäle in der Vorrichtung mit einem Klebstoffanschluss verbunden sein, welcher seinerseits mit einem separaten oder in die Vorrichtung integrierten Klebstoffvorrat verbunden ist.
In besagtem Klebstoffvorrat wird der Heissschmelzklebstoff vorzugsweise aufgeschmolzen und über besagte Kanäle an den Klebstoffübergabezulauf weitergeleitet. Diese Kanäle sind dabei üblicherweise beheizt. Auch der Klebstoffübergabezulauf kann beheizt sein.
Nach dem Eintreten in die Schablone wird der jedenfalls teilverflüssigte Klebstoff von einem auf die Schablone einwirkenden Antrieb zu einer Transportfluidzuführöffnung verlagert. Bei Erreichen der Transportfluidzuführöffnung wird die Kammer durch das Transportfluid, insbesondere Druckluft, vorzugsweise ausgeblasen. Hierzu kann im Bereich der Transportfluidzuführöffnung ein sogenanntes „Air-Knife“ vorgesehen werden, welches ein sehr scharfes Luftbild zum Auftragen des Klebstoffes aus dem Hohlraum bereitstellt. Auf diese Weise wird eine Luftklinge erzeugt, welche den Klebstoff aus dem Hohlraum hinaus (vorzugsweise durch eine Austrittsöffnung der Vorrichtung) unmittelbar zum Substrat führt.
Es ist dabei vorzugsweise darauf zu achten, dass der Spalt zwischen unterliegendem Substrat und der Schablone (bzw. gegebenenfalls einer separaten Austrittsöffnung der Vorrichtung) minimiert wird, um die Form des Hohlraumes durch den aufgetragenen Klebstoff möglichst genau auf dem Substrat abzubilden. Eine genaue Abbildung der geometrischen Form des Hohlraums (bzw. der Anordnung mehrerer Hohlräume) wird hierbei auch durch eine möglichst scharfe Luftklinge unterstützt. Vorteilhafterweise erfolgt der Auftrag auf das Substrat nicht-kontaktierend, also ohne Kontakt zwischen Vorrichtung oder Austrittsöffnung und Substrat.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht auf neuartige Weise ein sehr scharfes und optimiertes Aufbringen von Klebstoff auf einem Substrat. Hierbei wird bevorzugt darauf geachtet, dass der Hohlraum nur eine relativ geringe Menge des Klebstoffes aufnehmen muss/darf, vorzugsweise nur einige Tropfen des Klebstoffes. Es handelt sich somit um einen sehr klein/schmal dimensionierten Hohlraum, wobei nur ein relativ klein/schmal dimensionierter Hohlraum auch in der Lage ist, den in ihn eingebrachten Klebstoff bei der Verlagerung (durch die Verlagerungseinrichtung) zu halten. Wäre der Hohlraum sehr großzügig dimensioniert und würde beispielsweise eine Dimension von einem Zentimeter mal einem Zentimeter aufweisen, so würde der Klebstoff beim Einleiten in einen solchen großdimensionierten Hohlraum möglicherweise auf Grund von zu geringen Oberflächenspannungen gar nicht im Hohlraum verbleiben, sondern vor einer Verlagerung des Hohlraums diesen bereits wieder verlassen.
Vielmehr weist der Hohlraum daher vorteilhafterweise zumindest in einer seiner beiden Oberflächendimensionen eine Breite von weniger als zwei Millimetern auf, vorzugsweise von weniger als einem Millimeter.
Der Hohlraum weist dabei in Aufsicht insbesondere eine punktförmige oder eine linienförmige Form auf.
Unter Hohlraum versteht sich im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung dementsprechend nicht ausschließlich ein vollständig abgeschlossener und separierter, höhlenartiger Raum in einem Material. Vielmehr wird als Hohlraum insbesondere ein Durchbruch in der Schablone bezeichnet. Der Hohlraum ist insofern beispielsweise von seitlichen Wandungen umgeben, nach oben und unten aber geöffnet.
Die Schablone weist vorzugsweise nicht nur lediglich einen Hohlraum auf, sondern eine Vielzahl an Hohlräumen. Diese Vielzahl an Hohlräumen kann dabei insbesondere musterartig auf der Schablone angeordnet werden. So kann eine erste Gruppe von Hohlräumen existieren, welche gemeinsam, rasterartig ein erstes Muster ausbildet (beispielsweise ein Rechteck, welches aus einer Vielzahl in einer Rechteckform angeordneten Punkthohlräumen gebildet ist). Dieses Muster kann dann auf der Schablone mit einem gewissen Abstand durch weitere Gruppen von Hohlräumen wiederholt angeordnet sein (das Muster kann aber alternativ auch variierend auf der Schablone angeordnet sein).
Bei einem Klebstoffauftrag werden die einzelnen Muster der Schablone dabei nacheinander zunächst an dem Klebstoffübergabezulauf vorbeigeführt und anschließend an der Transportfluidzuführöffnung.
Sofern die Schablone als Rotationskörper ausgebildet ist, welcher zur Verlagerung in Rotation versetzt bzw. verschwenkt wird, können die einzelnen Muster nach Art eines Kreisringes angeordnet werden, so dass die Muster endlos an dem Klebstoffübergabezulauf und der Transportfluidzufuhröffnung vorbeigeführt werden können. Dies ermöglicht insbesondere bei einem endlos unter der Vorrichtung vorbeigeführten Substrat eine optimierte Beauftragung.
Gemäß dem Hauptanspruch wird die Schablone von der Einrichtung zur Verlagerung insbesondere verschwenkt. Ein „Verschwenken“ erfasst hierbei gemäß der vorliegenden Patentanmeldung insbesondere auch ein Drehen der Schablone und ist als Überbegriff zu verstehen.
Die Schablone kann insbesondere nach geometrischer Art einer CD ausgebildet sein, wobei sie etwa deren typische Dimensionierungen aufweist. Durch die Oberfläche dieses CD-artigen Körpers sind dann die Hohlräume durch Ätzungen, Schneidvorgänge oder ähnliches herausgearbeitet.
Wie bereits beschrieben, können mehrere der Hohlräume ein Muster zusammensetzen, welches sich dann in gleicher Weise (oder variierend) über die Schablone fortsetzt, vorzugsweise in Verlagerungsrichtung der Schablone (bei einer Rotation also kreisringartig).
Auf diese Weise werden neben der Bereitstellung einfacher Grundmuster (wie eine rechteckige Anordnung von zahlreichen Hohlräumen) auch komplexere Muster ermöglicht. So kann der Klebstoff beispielsweise in kindgerechten Motiven auf eine Babywindel aufgebracht werden (beispielsweise in Form eines Teddybären oder seines Kopfes oder auch eines Vogels oder ähnlichem). Dies kann bei einer Windel beispielsweise zur Bereitstellung eines sogenannten Feuchtigkeitsindikators („wetness indicator“) gewünscht sein, bei welchem über dem aufgebrachten Klebstoff in einem späteren Arbeitsschritt noch eine beispielsweise durchsichtige Folie oder eine andere transparente Materialschicht aufgebracht wird und der Klebstoff sich je nach Feuchtigkeit des Substrates in seiner Farbe verändert.
Durch die Rasterung eines Musters in verschiedene Unterpunkte können auch fortlaufende Mustereindrücke entstehen, wie beispielsweise der Eindruck endloser Wellenlinien oder ähnliches. Zwar werden die endlosen Motive tatsächlich durch zahlreiche untereinander separierte Hohlräume für den Klebstoff ermöglicht. Im Auftragsbild verschwimmen die aufgebrachten Klebstoffpunkte der einzelnen Hohlräume dann aber optisch oder tatsächlich miteinander.
Die vorzugsweise rotatorisch verlagerte Schablone ist gemäß der Erfindung üblicherweise von einem Antrieb beaufschlagbar (beispielsweise von einem Servomotor), welcher typischerweise über einen Antriebsschaft auf die Schablone einwirkt. Vorzugsweise ist die Schablone dabei werkzeuglos und/oder hilfsmittellos in der Vorrichtung austauschbar. Beispielsweise kann eine entsprechende Schablone CD-artig ausgebildet werden und die Vorrichtung einen entsprechenden Auswurfschacht oder eine Auswurfschublade für die CD-artige Schablone vorsehen. Ein Nutzer kann mehrere Schablonen mit unterschiedlicher Hohlraumanordnung (Musteranordnung) bevorraten und die Schablonen durch Auswurf der gerade benutzten Schablone und Einwurf einer neuen auf einfache Weise manuell tauschen. Alternativ könnte auch eine Vorrichtung zum automatischen Tausch der Schablone nach Art eines CD-Wechslers oder ähnlichem vorgesehen werden.
In diesem Sinne soll insbesondere ein System offenbart sein, umfassend eine Vorrichtung nach dem Anspruch 1 (oder einem der nachfolgenden Ansprüche) sowie eine zweite Alternativschablone, welche gegen die erste Schablone benutzerfreundlich austauschbar ist, insbesondere mit Hilfe eines werkzeuglosen Öffnungsmechanismus der Vorrichtung. Hierbei wird der Öffnungsmechanismus derart bereitgestellt, dass die Vorrichtung nicht extra auseinandergebaut zu werden braucht. Vielmehr ist ein werkzeugloser und/oder hilfsmittelloser Austausch der Schablonen möglich.
Mit der beanspruchten Vorrichtung kann ein sogenannter Heissschmelzklebstoff (hot-melt) auf ein Substrat aufgetragen werden. Der Heissschmelzklebstoff wird bereits in einem flüssigen bis pastösen Zustand an den Klebstoffübergabezulauf geleitet. Hierbei kann der Klebstoff bereits in einem flüssigen bis pastösem Zustand in einem Tank oder ähnlichem Vorrat aufbewahrt sein oder alternativ auch in einem festen (also beispielsweise in einem flockigen) Zustand. Entscheidend ist, dass der Heissschmelzklebstoff vor oder bei Erreichen des Klebstoffübergabezulaufes durch Aufheizen einen flüssigen bis pastösen Zustand erreicht hat.
Alle Elemente der Vorrichtung können dabei grundsätzlich beheizbar sein, insbesondere also auch die Schablone, beispielsweise passiv durch die umliegenden Bauelemente der Vorrichtung. Die Bauelemente können Heizkanäle oder Ähnliches aufweisen oder aufgrund ihrer Materialeigenschaften eine gewisse Wärme an die Schablone abgeben.
Ausgetragen wird der Klebstoff auf ein Substrat, welches der Vorrichtung typischerweise direkt unterliegt. In diesem Sinne wird die Vorrichtung möglichst nahe an das Substrat herangebracht, mit diesem aber nicht kontaktiert.
Unter einem Substrat ist insbesondere ein im Wesentlichen flächiger Körper zu verstehen, welcher vorzugsweise relativ zur Vorrichtung (bzw. insbesondere relativ zu einer Austrittsöffnung) verlagerbar ist. Bei einem Substrat kann es sich insbesondere um ein sogenanntes Endlosmaterial handeln.
Vorteilhaft ist die Vorrichtung besonders auf dem Gebiet der sogenannten „Disposal Hygienic Products“, also von wegwerfbaren Hygieneprodukten, einsetzbar. Hierzu gehören beispielsweise Windeln und Damenbinden. Bei deren Herstellung werden insbesondere Flügelelemente oder Verschlusselemente auf dem Grundsubstrat verklebt, wozu das Grundsubstrat mit Klebstoff benetzt werden muss. Ein anderes Beispiel ist der bereits beschriebene Wetnessindikator.
Auch wenn Patentanspruch 1 mindestens einen Hohlraum beansprucht, so wird eine Schablone in der Praxis eine Vielzahl von Hohlräumen aufweisen, wobei eine erste Gruppe der Vielzahl von Hohlräumen beispielsweise ein erstes Muster ausbilden kann und eine zweite Gruppe einer Vielzahl von Hohlräumen dann ein zweites Muster usw.
Mit der vorgestellten Vorrichtung kann insbesondere auf im Stand der Technik bekannte und recht kostspielige volumetrische Zahnradpumpen verzichtet werden. Üblicherweise reicht es, dass der Klebstoff auf andere Art an den Klebstoffübergabezulauf geliefert wird. Beispielsweise können hierzu normale Kolbenpumpen oder ähnliche Pumpmittel verwendet werden.
Die Abmessung der aufgetragenen Menge erfolgt gemäß der vorliegenden Erfindung nämlich durch die Dimensionierung der Hohlräume und nicht durch die Abmessung einer volumetrischen Pumpe.
Zudem sei angemerkt, dass die Vorrichtung grundsätzlich eine Steuerung aufweist, welche mit dem Antrieb der Schablone in Verbindung steht und welche auch mit dem Antriebsmechanismus des Substrates verbunden ist und diesen steuert. Auf diese Weise kann die Antriebsgeschwindigkeit der Schablone an die Antriebsgeschwindigkeit des Substrates angepasst werden. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit von Schablone und Substrat derart reguliert werden, dass die Schablone eine vollständige Umdrehung durchführt während unter der Schablone genau ein Substratprodukt entlanggeführt wird, welches benetzt werden soll (beispielsweise eine Windel oder eine Binde).
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vorrichtung eine Austrittsöffnung auf, welche dem Hohlraum bei in der zweiten Position befindlicher Schablone zugeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Austrittsöffnung der Transportfluidzuführöffnung zugeordnet und insbesondere dieser gegenüberliegend (bezüglich der Schablone) angeordnet.
Auf diese Weise kann das Transportfluid den Klebstoff aus dem Hohlraum der Schablone und durch die Austrittsöffnung heraustreiben. Im Gegensatz zur Schablone ist die Austrittsöffnung grundsätzlich stationär ausgebildet, d.h. ortsfest und insbesondere ortsfest relativ zu dem unterliegenden Substrat (jedenfalls sofern dieses nicht bewegt wird). Die Austrittsöffnung wird hierbei insbesondere von einer außenliegenden Abschlussplatte oder Düsenplatte der Vorrichtung bereitgestellt, welche die Schablone üblicherweise abdeckt. In diesem Falle ist die Austrittsöffnung somit einem separaten Bauteil zugeordnet.
Grundsätzlich ist es aber im Sinne der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch vorstellbar (und von dem Regelungsgehalt des vorliegenden Anspruches 2 grundsätzlich auch umfasst), dass die Austrittsöffnung von der Schablone bzw. einem dem Substrat zugeordneten Ausgang des Hohlraums bereitgestellt wird.
Die Austrittsöffnung der Vorrichtung ist dabei vorteilhafterweise an das sogenannte „Air-Knife“ und dessen Ausbildung angepasst und weiter vorteilhafterweise möglichst nahe am Substrat und auch an der Schablone angeordnet.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung einen Klebstoffablaufkanal aufweist, dessen Eingang dem Hohlraum bei in der ersten Position befindlicher Schablone zugeordnet ist. Mit anderen Worten ist der Eingang des Klebstoffablaufkanals dem Klebstoffübergabezulauf zugeordnet, insbesondere diesem gegenüberliegend (bezogen auf die Schablone).
Diese Ausgestaltung erlaubt einerseits ein verbessertes Auftragsbild, andererseits aber auch einen optimierten Klebstoffbereitstellungskreislauf. So hat die Anmelderin festgestellt, dass ein Befüllen des Hohlraumes mit Klebstoff über den Klebstoffübergabezulauf schwierig ist, falls aus dem zunächst leeren Hohlraum nicht die dort befindliche Luft heraustreibbar ist.
Durch den Klebstoffablaufkanal wird eine Zirkulation oder ein Durchströmen des Hohlraums beim Befüllen des Hohlraums ermöglicht und insbesondere ein Ausbringen der hierin befindlichen Luft (wodurch eine Durchmischung des verlagerten Klebstoffes mit dieser Luft vermieden wird).
Der Klebstoff durchströmt den Hohlraum somit beim Befüllen und kann vorzugsweise auf der anderen Seite der Schablone von der Schablone weggeführt werden. Besonders vorteilhafterweise ist der Klebstoffablaufkanal hierbei als Klebstoffrücklaufkanal ausgebildet, in welchem Fall der ungenutzte Klebstoff dem Klebstoffvorrat zurückgeführt werden kann, so dass ein Klebstoffkreislauf gebildet wird. Dies ist allerdings nicht zwingend notwendig. Beispielsweise kann der Klebstoffablaufkanal den Klebstoff auch in einen separaten Vorrat ableiten, wobei die Ausbildung als Klebstoffrücklaufkanal jedoch grundsätzlich als vorteilhafter angesehen wird. Auch der Klebstoffablaufkanal kann beheizt sein.
Vorteilhafterweise weist die Vorrichtung zwischen dem Klebstoffübergabezulauf (und gegebenenfalls dem Eingang des Klebstoffablaufkanals) und der Transportfluidzuführöffnung (und gegebenenfalls der Austrittsöffnung) eine abdichtende Wandung oder mehrere abdichtende Wandungen auf. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der in den Hohlraum eingeleitete Klebstoff während (und bei) einer Verlagerung der Schablone in dem Hohlraum verbleibt. Für den Fall, dass die Schablone als Scheibe ausgebildet ist, wären diese Wandungen also oberhalb und unterhalb der Scheibenober- bzw. - unterfläche angeordnet. Die die Wandungen bereitstellenden Bauelemente könnten hierbei desweiteren die Transportfluidzufuhröffnung und den Klebstoffübergabezulauf (jedenfalls abschnittsweise) ausbilden.
Weiter vorteilhafterweise bestehen diese Wandungen aus einem abdichtenden Material, welches zudem einen besonders geeigneten Reibungskoeffizienten aufweist, da die Wandungen die Verlagerung der Schablone im Idealfall nicht oder nur sehr geringfügig beeinträchtigen dürfen.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung versetzt die Einrichtung zur Verlagerung die Schablone in Rotation. In diesem Sinne kann die Schablone beispielsweise als Scheibe, insbesondere nach Art einer CD, ausgebildet sein oder beispielsweise auch als Zylinderrohr. In beiden Fällen kann die Schablone um eine zentrale Rotationsachse rotieren, so dass eine vollständige Umdrehung oder Rotation der Schablone dazu führt, dass der Hohlraum bzw. die Hohlräume genau einmal am Klebstoffübergabezulauf und/oder an der Transportzufuhröffnung vorbeigeführt werden. Auf diese Weise kann insbesondere eine sehr platzsparende Ausgestaltung der Vorrichtung ermöglicht werden, wobei für die Benetzung eines sehr langen Substrates dann keine sehr lange Schablone benutzt werden muss, sondern eine rotierende Schablone ausreicht, welche für ein sehr langes Substrat einfach mehrere Umdrehungen pro Substratdurchfuhr erfährt.
Da das Substrat in der Regel linear unter der Vorrichtung hindurchgeführt wird, erfordert eine rotatorische verlagerte Schablone eine angepasste Anordnung der Hohlräume, um dem Fakt Rechnung zu tragen, dass die Hohlräume rotatorisch an der Transportfluidzufuhröffnung vorbeigeführt werden, während das Substrat linear bewegt an der Transportfluidzufuhröffnung vorbei verlagert wird. Dies gilt insbesondere für eine Ausbildung der Schablone als Scheibe, weniger bei einer Ausbildung der Schablone als Zylinderrohr.
Im erstgenannten Fall kann eine Software vorgesehen werden, welche eine Umrechnung von einem Auftragsmuster des Klebstoffes, wie es später auf dem benetzten Substrat entstehen soll, vornimmt in ein Muster, wie es in der insbesondere als Scheibe ausgebildeten Schablone durch Hohlräume eingebracht ist. Eine derartige Umrecheneinheit kann Bestandteil der Vorrichtung, insbesondere der Steuerung der Vorrichtung, sein.
Gemäß einer sehr bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Schablone als Scheibe ausgebildet, wobei diese insbesondere einen Durchmesser zwischen 5 und 20 cm, weiter insbesondere zwischen 7 und 14 cm aufweist, vorzugsweise von etwa 12 cm. Dieser Durchmesser entspricht dabei in etwa dem Durchmesser einer handelsüblichen CD, womit die Schablone mit einer Hand aufnehmbar ist und in handelsübliche CD-Hüllen zur Aufbewahrung einlegbar ist.
Wie eine handelsübliche CD ist auch die Schablone vorteilhafterweise keine geschlossene Scheibe, sondern kreisringartig ausgebildet. Die Schablone ist weiterhin vorteilhafterweise als runde Scheibe ausgebildet.
Zwischen der Oberseite der Schablone und der Unterseite der Schablone sind Hohlräume eingebracht, um spezielle Auftragsmuster des Klebstoffes auf dem Substrat zu ermöglichen. Vorzugsweise handelt es sich bei der Scheibe um eine Edelstahlscheibe, welche weiter vorteilhafterweise zum Einbringen der Hohlräume lasergeschnitten wird. Alternativ kann die Scheibe zur Ausbildung der Schablone aber auch mit anderen Mitteln als einem Laserschneider bearbeitet werden. Beispielsweise können Ätztechniken oder Wasserstrahlschneider oder Ähnliches verwendet werden.
Einen weiteren Vorteil der Ausbildung einer Scheibe mit einem der genannten Durchmesser besteht darin, dass bei einer Anordnung der Hohlräume im Außenbereich der Scheibe, die Hohlräume während genau einer Umdrehung der Scheibe einen Weg zurücklegen, der etwa dem Auftragsbereich einer Windel entspricht. Soll ein kürzeres Produkt, beispielsweise eine Damenbinde, benetzt werden, können die Öffnungen bzw. die Muster auch näher an der Rotationsachse der Scheibe angeordnet sein. Alternativ kann für die Benetzung eines kürzeren Produktes auch eine Schablone genutzt werden, welche nur über einen Teilumfangsbereich einen Musterverlauf aufweist (beispielsweise weist nur die halbe oder ein Dreiviertel der Schablone einen Musterverlauf auf). Als weitere Alternative kann für die Beauftragung eines kürzeren Produktes auch die (Bahn-) Geschwindigkeit der Schablone relativ zur Fördergeschwindigkeit des Substrates verändert, insbesondere erhöht werden (wobei eine entsprechende Auftragsverzerrung bei der Anordnung der Hohlräume in der Schablone berücksichtigt werden muss).
Weiter vorteilhafterweise weist die Schablone eine Positioniermarkierung auf. Diese Positioniermarkierung soll bei einer Kalibrierung der Schablone oder einem erstmaligen Einlegen den Abgleich zu dem zu benetzenden Substrat erleichtern. So kann die Schablone Muster aufweisen, welche einen bestimmten Startpunkt zwingend vorsehen (welcher als erstes auf ein Substrat aufgebracht werden soll). Anhand der Positioniermarkierung kann der Nutzer erkennen, in welcher Ausrichtung die Schablone in die Vorrichtung einzulegen oder an der Vorrichtung anzuordnen ist.
Bei der Positioniermarkierung kann es sich beispielsweise um eine grafische Markierung nach Art eines Aufdrucks auf die Schablone handeln oder auch um eine physikalische Markierung nach Art einer Materialeinsparung (Einkerbung) oder einem Materialzusatz (Materialnase) oder ähnlichem. Besonders vorteilhaft gestaltet sich die Vorrichtung in diesem Fall, sofern die Vorrichtung zusätzlich eine stationäre Gegenmarkierung aufweist, an welcher sich der Nutzer bei einem Einlegen oder Anbringen der Schablone orientieren kann. So kann die Schablone beispielsweise eine Markierung nach Art eines Pfeils aufweisen und die Aufnahme (z.B. ein Rahmen) der Vorrichtung für die Schablone einen zweiten Pfeil, wobei die beiden Pfeile beim Einlegen der Schablone zueinander auszurichten sind. Stimmen die Pfeilausrichtungen überein, so kann der Nutzer davon ausgehen dass bei Einschalten der Vorrichtung zunächst das erwartete Muster auf das Substrat aufgetragen wird.
Alternativ zu einer grafischen Markierung kann eine kreisringartige Schablone im Bereich ihrer Zentralöffnung aber auch eine kleine Nase oder eine Kerbe aufweisen, welche mit einer Gegenkerbe oder Gegennase des sie antreibenden Schaftes formschlüssig in Eingriff gebracht werden kann.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung einen Öffnungsmechanismus auf, welcher ein hilfsmittelloses oder werkzeugloses Ersetzen der verwendeten Schablone durch eine alternative Schablone ermöglicht. Insbesondere für den Fall, dass die Schablone als Scheibe ausgebildet ist, können hierbei von CD-Spielern bekannte Mechanismen verwendet werden. Beispielsweise kann die Vorrichtung eine Aufnahmeschublade für die Schablone aufweisen, welche auf Knopfdruck geöffnet wird oder die Vorrichtung kann einen Einführschlitz für die Schablone aufweisen. Jedenfalls kann die Installation oder das Einlegen der Schablone auch durch einen Laien erfolgen, wobei kein Fachmann die Vorrichtung (jedenfalls teilweise) demontieren muss.
Vorteilhafterweise weist der in der Schablone vorgesehene Hohlraum eine Breite von maximal zwei Millimetern, vorzugsweise von maximal einem Millimeter, auf. Der Hohlraum kann in diesem Sinne entweder im Wesentlichen punktförmig ausgebildet werden oder aber linienförmig, wobei die Linie dann die maximal genannte Breite aufweist (aber in Längsrichtung sehr viel länger als zwei oder einen Millimeter ausgebildet ist).
Tatsächlich weist eine Schablone in der Regel sehr viel mehr als lediglich einen Hohlraum auf. Vielmehr wird die Schablone Muster aufweisen, welche sich jeweils aus zahlreichen Hohlräumen zusammensetzen. Solche Muster werden insbesondere gerastert, und nicht flächig, in die Schablone eingebracht.
Die zuvor genannte, relativ schmale Ausbildung der Hohlräume führt dazu, dass der Klebstoff auch bei der Verlagerung der Schablone zwischen dem Klebstoffübergabezulauf und der Transportfluidzufuhröffnung sicher in dem Hohlraum verbleibt, so dass nicht einmal zwingend abdichtende Wandungen vorgesehen werden müssten. Dies liegt u.a. auch an den auftretenden Oberflächenspannungen, wobei die Hohlraumbreite in Abhängigkeit der Materialeigenschaft des verwendeten Heissschmelzklebstoffes gewählt werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung löst diese die gestellte Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruches 11 und demnach mit einem Verfahren, welches folgende Schritte umfasst:

a) Bereitstellen eines Zulaufes an Heissschmelzklebstoff,
b) Einleiten einer Menge an Heissschmelzklebstoff in einen Hohlraum einer Schablone,
c) Separieren der Menge an Heisschmelzklebstoff von dem Zulauf durch Verlagerung der Schablone samt Hohlraum,
d) Vorbeiführen des Hohlraumes an einer Transportfluidzuführöffnung und hierbei Austragen des Klebstoffes aus dem Hohlraum und der Vorrichtung durch ein die Transportfluidzuführöffnung durchströmendes Transportfluid,
e) Auftreffen des ausgetragenen Klebstoffs auf dem, insbesondere verfahrenden, Substrat.

Das Verfahren nach Patentanspruch 11 setzt insbesondere auf vorteilhafte Weise eine Vorrichtung nach einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 10 ein. In diesem Sinne sei angemerkt, dass alle bezüglich der Patentansprüche 1 bis 10 vorgebrachten Vorteile auch sinngemäß auf die Verfahrensansprüche der vorliegenden Patentanmeldung übertragbar sind und umgekehrt.
Vorteilhafterweise wird der Antrieb der Schablone in Abhängigkeit von einer Verlagerung des Substrats angesteuert. Dies bietet insbesondere Vorteile beim Einschalten der Vorrichtung. Bei herkömmlichen Vorrichtungen des Standes der Technik existiert nämlich ein sogenannter „Rampeneffekt“, welcher dafür sorgt, dass der Auftrag an Klebstoff beim Anschalten/Hochfahren des Systems nur bedingt an die Anfahrgeschwindigkeit des unterliegenden Substrats anpassbar ist.
Nachteilig ist hierbei, dass das während des Hoch- oder Anfahrprozesses des Systems benetzte Substrat nicht vollständig industriell verwendbar ist und entsorgt werden muss. Insbesondere für den Fall, dass die Schablone gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren von einem Servo-Motor angetrieben wird, kann eine Synchronisierung zwischen Schablone und Substrat bei dem vorliegenden Verfahren jedoch derart erfolgen, dass ein Rampeneffekt nicht entsteht. So kann das Ansteuern der Substratverlagerung in Abhängigkeit von dem Ansteuern der Schablone erfolgen, so dass kein Rampeneffekt entsteht und bereits das zuerst benetzte Substratteilstück industriell verwendbar ist.
Insbesondere kann die Steuerung des Schablonenantriebs derart an das Substrat angepasst werden, dass die einzelnen Hohlräume bei ihrer Verlagerung etwa eine Umfangsgeschwindigkeit aufweisen, welche der Lineargeschwindigkeit des Substrates entspricht. Soll das in der Schablone realisierte Muster jedoch gestaucht dargestellt werden, kann die Geschwindigkeit der Schablone erhöht werden. Soll das Auftragsmuster hingegen entzerrt werden, kann die Geschwindigkeit der Schablone runtergeregelt werden. In jedem Fall erfolgt die Verlagerung der Schablone in Abhängigkeit von der Verlagerung des Substrates. Hierfür kann eine gemeinsame Steuerung der Vorrichtung vorgesehen sein.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der nicht zitierten Unteransprüche sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele.
In den Figuren zeigen:

1 in einer schematischen, perspektivischen Vorder- und Schrägaufsicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem noch nicht an die Elektrik und Druckluft angeschlossenen Zustand,
2 die Vorrichtung nach 1 in einer perspektivisch schematischen Schrägunteransicht der Rückseite, weder an einen Klebstoffablauf noch an einen Klebstoffzulauf angeschlossen ,
3 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer weiteren perspektivischen Schrägunteransicht der Ansichtsseite gemäß 1 in einer teilweisen Explosionsdarstellung bei einer ersten eingesetzten, beispielhaften Schablone,
4a einen sehr schematischen, teiltransparenten Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß 3, etwa entlang der in 3 oberhalb der Schablone angeordneten Dichtung, wobei die Dichtung in 4a eine abgewandelte, im Wesentlichen quadratische Form aufweist, und wobei die Schablone gemäß 3 zudem durch eine alternative Schablone mit einem anderen Muster ersetzt ist,
4b in einer Ansicht gemäß 4a die erfindungsgemäße Vorrichtung bei einer entgegen dem Uhrzeigersinn geringfügig verschwenkten Schablone,
5 in einer sehr schematischen, abgebrochenen Prinzipdarstellung eine seitliche Schnittansicht durch die Vorrichtung im Bereich der Schablone,
6 eine perspektivische, sehr schematische Prinzip-Schrägaufsicht auf eine weitere Alternativschablone bei auf ein Substrat aufgebrachtem Klebstoff,
7a in einer Ansicht gemäß 6 die Schablone nach 3,
7b eine sehr schematische, abgebrochene, vergrößerte Aufsicht auf ein Muster der in 7a dargestellten Schablone etwa in dem Bereich Vllb in 7a,
8 eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform in einer sehr schematischen perspektivischen Schrägunteransicht.

Der nachfolgenden Figurenbeschreibung sei vorangestellt, dass gleiche oder vergleichbare Teile in vergleichbaren Ausführungsbeispielen der Einfachheit halber mit gleichen Bezugsziffern versehen sind, teilweise unter Hinzufügung von Kleinbuchstaben oder von Apostrophs.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den 1 bis 3 mit der Bezugsziffer 10 versehen.
1 zeigt dabei in einer perspektivischen schematischen Schrägaufsicht zunächst den grundsätzlichen Aufbau der Vorrichtung 10. So weist die Vorrichtung einen Auftragskopf 11 auf, durch welchen die Vorrichtung 10 Klebstoff als Muster auf ein bezüglich 1 unterhalb der Vorrichtung 10 angeordnetes, in 1 jedoch nicht dargestelltes Substrat abgibt. Das Substrat wäre in Vertikalrichtung z unterhalb der in 1 dargestellten Vorrichtung 10 angeordnet und könnte beispielsweise linear in eine Führungsrichtung X verlagert werden.
In den Auftragskopf 11 gemäß 1 ist eine später noch näher zu beschreibende Schablone einbringbar, welche in 1 verdeckt ist, da sie im Inneren des Auftragskopfes 11 angeordnet ist. Diese Schablone wird rotatorisch in der von der Förderrichtung X und der Querrichtung Y aufgespannten Ebene von einem Servomotor 13 angetrieben. Der Servomotor 13 wirkt hierbei über ein Getriebe 14 mit einem Schaft 15, welcher beispielsweise einen sechskantigen Querschnitt aufweisen kann, auf die Schablone ein.
Die Vorrichtung gemäß 1 weist zudem einen Transportfluid- oder Druckluftanschluss 16 auf, durch welchen ein Transportfluid, beispielsweise Druckluft, in den Auftragskopf 11 einbringbar ist, um den Klebstoff aus der Schablone und der Vorrichtung 10 auszutragen und auf das Substrat zu überführen. Das Transportfluid kann hierzu insbesondere beheizt werden, wozu ein Elektroanschluss 17 vorgesehen ist, welcher in der Vorrichtung 10 angeordnete, nicht explizit dargestellte Heizzonen mit Strom versorgen kann. Diese Heizzonen können dafür dienen, sowohl die durch den Anschluss 16 eingeführte Druckluft zu erwärmen als auch dazu, den in die Vorrichtung 10 eingebrachten Klebstoff warm und somit flüssig bis pastös zu halten.
Der Klebstoff wird über einen in 2 dargestellten Klebstoffanschluss 18 in die Vorrichtung 10 eingeleitet. Hierzu ist an den Anschluss 18 beispielsweise ein separater Schlauch anschließbar, welcher die Vorrichtung 10 mit einem Heissschmelzvorrat verbindet. Alternativ kann der Anschluss 18 auch dazu genutzt werden, die Vorrichtung 10 starr (also nicht über einen Schlauch) an einen Klebstoffzulauf zu montieren. Zudem weist die in 2 dargestellte Rückseite der Vorrichtung 10 Befestigungen 19 nach Art von Halteklammern auf.
Der über den Anschluss 18 in die Vorrichtung 10 eintretende Klebstoff wird zunächst (auf in den 1 und 2 nicht dargestellte Weise) in den Auftragskopf 11 geleitet, wo er in die Schablone einleitbar ist. Hierbei durchfließt der Klebstoff die Schablone und insbesondere in die Schablone eingebrachte Hohlräume. Bei einer Verlagerung der Schablone ergeben sich somit einerseits Klebstoffanteile, welche mit der Schablone mitverlagert werden, andererseits ergeben sich bei dem Durchspülen der Schablone auch Klebstoffanteile, welche auf später noch dargelegte Weise abgeführt werden. Hierzu tritt der Klebstoff nach Durchfluten der Schablone (ohne von der Schablone mittransportiert zu werden) insbesondere in einen Klebstoffablaufkanal in dem Auftragskopf 11 ein und wird dann zu einem Ablauf- oder Rücklaufanschluss 20 geleitet. Der Klebstoff wird von dem Anschluss 20 entweder aus dem System abgeleitet oder aber alternativ, und bevorzugt, wieder in den Klebstoffkreislauf eingebracht. Z.B. kann der Rücklaufanschluss 20 hierzu ebenfalls mit dem selben Vorrat verbunden werden, mit welchem der Anschluss 18 verbunden ist.
Der von der Schablone mittransportierte Klebstoff wird dann an einer anderen Stelle mit Hilfe des über den Anschluss 16 gemäß 1 in die Vorrichtung 10 eingeleiteten Transportfluids aus einer in 2 dargestellten Austrittsöffnung 21 des Auftragkopfes 11 aus der Vorrichtung 10 ausgetragen und auf das unterliegende Substrat aufgetragen.
Zur Verdeutlichung des Aufbaus des Auftragskopfes 10 zeigt 3 eine Explosionsdarstellung des besagten Auftragskopfes 11. Wie 3 verdeutlicht, besteht der Auftragskopf 11, von oben nach unten, aus einer Basis 22, einer ersten Dichtung 23, einem Rahmen 24 für die Schablone, einer zweiten, unteren Dichtung 25 sowie einer Düsenplatte 26. Wie 3 zu entnehmen ist, weisen sämtliche Bauelemente des Auftragskopfes 11 hierbei eine Vielzahl zueinander ausgerichteter Montageöffnungen auf, von welchen in 3 lediglich jeweils eine mit 27 bezeichnet ist. Zur Montage der Vorrichtung 10 bzw. des Auftragskopfes 11 können diese Öffnungen 27 von zapfenförmigen Haltemitteln 28, wie Bolzen oder Schrauben auf herkömmliche Weise durchsteckt werden.
Bei der Montage wird hierbei in den Rahmen 24, also unterhalb der ersten Dichtung 23 und oberhalb der zweiten Dichtung 25, eine Schablone 29 eingebracht. Diese ist scheibenförmig und rund ausgebildet und hat etwa den Durchmesser einer handelsüblichen CD. Zentral weist sie eine Eingriffsöffnung 30 auf, welche beispielsweise sechskantförmig ausgebildet sein kann und bei der Montage von einem Schaftkopf 31 des Schaftes 15 formschlüssig durchsteckt wird.
Die Schablone 29 besteht beispielsweise aus Edelstahl und ist mit zu Mustern angeordneten Hohlräumen versehen (in 3 sind mehrere identische Muster nach Art von Teddybärköpfen zu erkennen), welche nach Art eines Laserschneidverfahrens in die Scheibe 29 eingebracht sind.
Lediglich der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass die in den 1 bis 3 gezeigte Vorrichtung für den Dauereinsatz mit einer einzigen Schablone vorgesehen ist. So sind den 1 bis 3 keine Möglichkeiten zu entnehmen, die Schablone 29 werkzeuglos zu wechseln. In einer noch bevorzugteren Ausführungsform, welche in den 1 bis 3 aber nicht dargestellt ist, kann die Vorrichtung 10 derart angepasst werden, dass die Schablone 29 nach Art eines CD-Spielers oder CD-Wechslers werkzeuglos austauschbar ist. Hierzu kann der Auftragskopf 11 beispielsweise eine Auswerfschublade oder einen andersartigen (beispielsweise schlitzartigen) Auswerfmechanismus vorsehen, wie dieser auch von handelsüblichen CD-Spielern bekannt ist.
Im Folgenden soll nunmehr die Arbeitsweise der in den 1 bis 3 dargestellten Vorrichtung 10 beschrieben werden. So kann über den in 2 dargestellten Klebstoffanschluss 18 Heissschmelzklebstoff in die Vorrichtung 10 eingeleitet werden. Der Klebstoff wird dann innerhalb der Basis 22 des Auftragskopfes 11 von einer in 3 dargestellten Ausgabeöffnung 32 an eine Übergabeöffnung 33 in der ersten Dichtung 23 übergeben bzw. dorthin weitergeleitet. Zum Transport von dem Klebstoffanschluss 18 zu der Übergabeöffnung 33 können insbesondere der Vorrichtung 10 vorgelagerte Pumpen, wie Kolbenpumpen oder ähnliches vorgesehen sein.
Unterhalb der Übergabeöffnung 33 in der ersten Dichtung 23 rotiert innerhalb des Rahmens 24 die von dem Schaft 15 angetriebene Schablone 29 mit der Übergabeöffnung 33 zuordenbaren Hohlräumen.
Der Klebstoff kann demnach aus der Übergabeöffnung 33 in die sich an der Übergabeöffnung 33 vorbeibewegenden Hohlräume der Schablone 29 eintreten. Die Hohlräume der Schablone 29 werden insbesondere von dem Klebstoff, welcher aus der Übergabeöffnung 33 austritt, durchflutet und der Klebstoff gelangt nach Durchlaufen der Schablone 29 (jedenfalls teilweise) in eine Ablauföffnung 34 in der zweiten Dichtung 25. Aus dieser Ablauföffnung 34 in der zweiten Dichtung 25 kann der ablaufende Klebstoff dann in einen Ablaufkanal innerhalb der Düsenplatte 26 gelangen und von dort zu dem in 2 dargestellten Rücklauf- oder Ablaufanschluss 20 geleitet werden.
Bei einer Verlagerung der Schablone 29 wird jedoch eine Teilmenge des die Schablone 29 durchströmenden Klebstoffes von der Schablone 29 mitgenommen, so dass diese Teilmenge nicht in die Ablauföffnung 34 in der zweiten Dichtung 25 gelangt, sondern vielmehr während der Verlagerung der Schablone 29 in dieser verbleibt. Der Klebstoff wird hierbei nach Eintritt in die Schablone 29 aus der Übergabeöffnung 33 zu einer Fluidöffnung 35 in der ersten Dichtung 23 hinverlagert.
Durch diese Fluidöffnung 35 tritt ein Transportfluid, insbesondere Druckluft aus, welches der Fluidöffnung 35 über den in 1 dargestellten Anschluss 16 und eine in der Basis 22 vorgesehene, in 3 dargestellte, Fluidübergabeöffnung 36 zugeführt wird. Das Fluid tritt aus der Fluidöffnung 35 sehr scharfkantig aus, wobei die Fluidöffnung 35 und die Fluidübergabeöffnung 36 einen Teil eines sogenannten „Air-Knifes“ darstellen, welches sehr scharfkantig und diskret austretende Hochdruckluft bereitstellt. Die Geometrie der Fluidöffnung 35 ist daher auch sehr viel schmaler als die Geometrie der Fluidübergabeöffnung 36.
Die aus der Fluidöffnung 35 der ersten Dichtung 23 austretende sehr scharfkantige Druckluft treibt nunmehr den Klebstoff aus den unter ihr vorbeigeführten, mit Klebstoff gefüllten Hohlräumen in der Schablone 29. Die Druckluft samt Klebstoff wird aus der Schablone 29 über eine Ausgabeöffnung 37 in der zweiten Dichtung 25 und die Austrittsöffnung 21 in der Düsenplatte 26 aus der Vorrichtung 10 herausgebracht oder ausgeblasen und auf das unterliegende Substrat überführt.
Bezüglich dem Ausführungsbeispiel der 3 sei abschließend angemerkt, dass die erste und zweite Dichtung 23 und 25 besonders vorteilhafte Reibungskoeffizienten aufweisen, um eine möglichst reibungslose Verlagerung der Scheibe 29 innerhalb des Auftragskopfes 11 zu ermöglichen. Gleichzeitig sind die Dichtungen 23 und 25 aber in der Lage, derart eng an der Schablone 29 anzuliegen, dass sie ihre Dichtfunktion ausreichend wahrnehmen können.
4a zeigt einen Schnitt in Aufsicht durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 10, bezüglich 3 etwa in Höhe der ersten Dichtung 23 in teiltransparenter Darstellung, bei welcher auch die Schablone 29 noch zu erkennen ist.
Bei der in 4a dargestellten Schablone 29 handelt es sich allerdings um eine Alternativschablone zu der in 3 dargestellten Schablone, da die Schablone 29 gemäß 4 ein anderes Muster aufweist. Auch die Geometrie der ersten Dichtung 23 wurde aus Gründen der Einfachheit in der Darstellung zu einer quadratischen Form vereinfacht (während 3 eine halb gerundete Dichtung 23 darstellt), was den grundsätzlichen Charakter der Dichtung aber nicht beeinträchtigen soll und lediglich der einfacheren Darstellung dient.
Jedenfalls zeigt die 4a eine Schablone mit rasterartig angeordneten Hohlräumen 38, von welchen der Einfachheit halber in 4a nur einige mit diesem Bezugszeichen versehen sind.
Gemäß 4a befindet sich die Schablone 29 in einer Position, in welcher acht in einer Reihe 39 angeordnete Hohlräume 38 unterhalb der Übergabeöffnung 33 in der Dichtung 23 angeordnet sind, während unterhalb der Fluidöffnung 35 noch kein Hohlraum 38 angeordnet ist. Die erste Reihe von Hohlräumen 39 wird somit ausweislich 4a gerade mit Klebstoff befüllt. Hierbei wird die Schablone 29 bezüglich der 4a und 4b durch den Eingriff des Schaftkopfes 31 in die Eingriffsöffnung 30 der Schablone 29 in Schwenkrichtung S verlagert, also entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt. Im Laufe dieser Verlagerung erreicht die Schablone 29 die in 4b dargestellte Position, in welcher die erste Reihe 39 von Hohlräumen 38 numehr unterhalb der Fluidöffnung 35 der ersten Dichtung 23 angeordnet ist. In dieser Position kann die erste Reihe 39 von Hohlräumen 38 nunmehr von dem Air-Knife über die Fluidöffnung 35 bezüglich der Figurenebene nach unten, also auf ein unterhalb der Figurenebene angeordnetes Substrat, ausgeblasen werden, durch die Austrittsöffnung 21 (wie sie in 3 dargestellt ist). In einer Position gemäß 4b wird die erste Reihe 39 demnach ausgeblasen, während die fünfte Reihe 40 der Hohlräume 38 gerade mit Klebstoff beladen wird, nämlich über die Übergabeöffnung 33.
Die Reihen an Hohlräumen zwischen der ersten Reihe 39 und der fünften Reihe 40 sind mit Klebstoff gefüllt, die der fünften Reihe 40 folgenden Reihen von Hohlräumen sind noch leer.
Eine weitere Besonderheit der vorliegenden Erfindung, welche in den 4 und 4b dargestellt ist, ist eine Positioniermarkierung 41 der Schablone 29, welche als physikalische Einkerbung ausgebildet ist. An dem Schaft bzw. dem Schaftkopf 31 ist hingegen eine Positioniernase 42 angeordnet, welche in die Positioniereinkerbung 41 eingreift. Diese Positionierhilfen 41 und 42 dienen im Wesentlichen nicht dem Antrieb der Schablone 29, sondern vielmehr einer korrekten Initialpositionierung der Schablone 29 innerhalb des Auftragskopfes 11 (bzw. innerhalb des Rahmens 24). Durch die Übereinstimmung dieser Positionierhilfen 41 und 42 wird erreicht, dass die Schablone lediglich in genau einer Ausrichtung oder Position innerhalb des Auftragskopfes 11 manuell positionierbar ist.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Schablone bei jedem Anschalten der Vorrichtung 10 oder bei jedem Anfahrvorgang immer bezüglich ihres Musters korrekt zu der Übergabeöffnung 33 bzw. der Fluidöffnung 35 bzw. der Austrittsöffnung 21 angeordnet ist.
5 soll den Befüllvorgang einer Schablone 29 verdeutlichen und stellt eine sehr schematische, seitliche Schnittansicht durch eine Schablone 29 sowie durch die erste Dichtung 23, die zweite Dichtung 25 und die Düsenplatte 26 dar (wobei die Materialstärken dieser Bauteile in 5 aus Gründen der Übersichtlichkeit verzerrt dargestellt sind).
5 stellt eine Momentaufnahme dar, in welcher ein erster Hohlraum 38a noch nicht mit Klebstoff befüllt ist. Ein zweiter Hohlraum 38b wird gemäß 5 gerade von dem Klebstoff durchflutet, welcher über die Übergabeöffnung 33 in der ersten Dichtung 23 in den Hohlraum 38b eingeleitet wird. Auf der Unterseite des Hohlraums 38b kann der durchflutende Klebstoff in die zweite Dichtung 25 eintreten, und zwar in die Ablauföffnung 34. Von der Ablauföffnung 34 gelangt der Klebstoff dann in einen Ablaufkanal 43 in der Düsenplatte 26, über welchen er (über weitere nicht dargestellte) Kanalabschnitte zum Ablauf- oder Rücklaufanschluss 20 gemäß 2 gelangt.
5 zeigt desweiteren einen dritten, bereits gefüllten aber noch nicht entleerten Hohlraum 38c. Schließlich ist ein vierter Hohlraum 38d dargestellt, welcher soeben von dem Air-Knife mit über die Fluidöffnung 35 zugeführter Druckluft entleert wurde. Der in dem Hohlraum 38d befindliche Klebstoff wurde demnach gerade über die Ausgabeöffnung 37 sowie über die Austrittsöffnung 21 aus der Vorrichtung 10 ausgebracht.
In 5 ist zudem zu erkennen, dass die Austrittsöffnung 21, und insbesondere auch die Ausgabeöffnung 37, breiter ausgebildet ist als der Hohlraum 38d. Dies ermöglicht ein optimierteres Austragen des Klebstoffes aus dem Hohlraum 38d.
Bezüglich der 5 sei abschließend angemerkt, dass die Kammern in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sämtlich dieselbe Breite b aufweisen, welche in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bei etwas unter einem Millimeter liegt, wobei darauf hingewiesen wird, dass die Querschnittsdarstellung der Scheibe 29 verzerrt ist, da die einzelnen Hohlräume 38 aufgrund der rotatorischen Anordnung auf der runden Scheibe eigentlich nicht in einer Schnittebene liegen würden. In der Schnittdarstellung sind die Hohlräume 38 daher in eine gemeinsame Schnittebene projiziert, um das Befüll- und Entleerungsverfahren der Hohlräume rein schematisch zu erklären.
Schließlich wird bezüglich der 5 noch auf die Wandungen 50a der oberen Dichtung 23 und 50b der unteren Dichtung 25 verwiesen, welche die Scheibe 29 bzw. die in diesem Bereich angeordneten Hohlräume (insbesondere Hohlraum 38c) abdichten. In einer alternativen Ausführungsform kann auf die Wandungen 50a und 50b, insbesondere auf die untere Wandung 50b, aber auch verzichtet werden, sofern sichergestellt ist, dass der Klebstoff aufgrund von Oberflächenspannungen oder ähnlichem in dem Hohlraum 38 verbleibt. In einem derartigen Ausführungsbeispiel könnte die Austrittsöffnung der Vorrichtung dann von der Unterseite des Hohlraumes 38 selber bereitgestellt werden.
6 zeigt in einer sehr schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schablone 29 mit einem balkenförmigen Auftragsmuster 45 auf dem Substrat 44. 6 verdeutlicht hierbei, dass das Auftragsmuster 45 seiner geometrischen Form nach zunächst offensichtlich von dem Muster 46, wie es tatsächlich in der Schablone 29 vorgesehen ist, abweicht. Während das Auftragsmuster 45 der äußeren Kontur nach als Rechteck ausgeformt ist (und somit rechte Winkel aufweist), ist dies für die Kontur des tatsächlich in die Schablone 29 eingebrachten Musters 46 nicht der Fall. Dieses weist vielmehr gebogene Konturaußenlinien 47a und 47b auf. Dass die Muster 45 und 46 voneinander abweichen, ergibt sich aus der rotatorischen Verlagerung der Schablone 29 entlang der Verlagerungsrichtung S, welche naturgemäß von der linearen Verlagerungsrichtung oder Förderrichtung X des Substrates 44 abweicht. Da es das Ziel ist, auf dem Substrat ein gewünschtes Auftragsmuster 45 aufzubringen, zeigt sich in der Praxis, dass es von Vorteil ist, eine Software bereitzustellen, mit welcher ein Nutzer sein gewünschtes Auftragsmuster 45 vorgeben kann. Die Software berechnet dann automatisch die Form des tatsächlichen Musters 46 auf der Schablone und kann ein entsprechendes Zurechtschneiden von Hohlräumen auf einem Schablonenrohling initieren.
Weiter verdeutlicht 6, dass großflächige Auftragsmuster, wie das Auftragsmuster 45 gemäß der vorliegenden Erfindung grundsätzlich gerastert werden. D.h., dass innerhalb der Schablone 29 nicht ein einziger großer Hohlraum vorgesehen wird, sondern tatsächlich viele kleine Hohlräume 38, welche innerhalb einer gewünschten Kontur angeordnet und gleichmäßig verteilt werden.
7a zeigt in einer Ansicht gemäß 6 die Schablone 29, wie sie bereits in der 3 zu erkennen ist. Die Schablone weist mehrere Muster 46a bis 46j auf, welche sämtlich identisch ausgestaltet sind. In einer alternativen Ausführungsform könnten diese Muster 46a bis 46j auch variiert werden. 7a verdeutlicht hierbei, dass die einzelnen Schablonenmuster 46a bis 46j ringförmig zueinander angeordnet sind, während die Muster im tatsächlichen Auftragsbild auf dem Substrat linear, also in einer Reihe, angeordnet sind.
7b zeigt eine vergrößerte Darstellung des Schablonenmusters 46d in 7a. 7b verdeutlicht hierbei, dass das Muster 46d nicht durchlaufend ausgebildet ist, sondern tatsächlich aus zahlreichen kleinen Hohlräumen oder Unterhohlräumen 38a bis 38s besteht. Insofern ist auch für derartige Muster eine Rasterung vorgesehen, wobei jeder der Hohlräume 38a bis 38s eine Breite von weniger als einem Millimeter aufweist. Sämtliche Hohlräume 38a bis 38s weisen insofern eine identische Breite auf, variieren jedoch in ihrer Länge.
Schließlich zeigt 8 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10'. Die Schablone 29' ist hierbei um eine Schwenkachse a herum rotationssymmetrisch als Zylinderoberfläche oder Zylinderrohr 29' ausgebildet, welches entlang der Rotationsrichtung r um die Längsachse a rotiert. Die einzelnen Austrittsöffnungen der einzelnen Muster 46' in der Schablone 29' werden hierbei ebenfalls, wie bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 7, an einer Austrittsöffnung 21' vorbeigeführt, welche in einem Zentralkörper 47 angeordnet ist.
Dieser Zentralkörper 47 weist an seiner, der Innenseite der Schablone 29' zugeordneten Seite, wie in 8 lediglich schematisch angedeutet, Anschlüsse 16', 17', 18' und 20' für Druckluft, Strom, Klebstoff und einen Klebstoffablauf auf. Der Aufbau des Zentralkörpers 47 kann hierbei im Wesentlichen identisch zum Aufbau des Auftragkopfes 11 gemäß der Vorrichtung 10 nach den 1 bis 7 ausgebildet sein.
Insbesondere zeigt der Zentralkörper 47 einen Querschnitt, welcher im Wesentlichen der 5 entspricht. Demnach ist innerhalb des Zentralkörpers 47 neben der in 8 dargestellten Austrittsöffnung 21' selbstverständlich auch eine Ablauföffnung für den Klebstoff vorgesehen, wie auch eine Fluidöffnung zur Bereitstellung eines Air-Knifes, welches den Klebstoff (welcher entlang der Rotationsrichtung r von der Übergabeöffnung zur Fluidöffnung transportiert wird) dann über die Austrittsöffnung 21' auf das unterhalb des Zentralkörpers 47 angeordnete, in 8 nicht dargestellte Substrat überführt.
8 verdeutlicht hierbei im Wesentlichen, dass die Schablone nicht als Scheibe ausgebildet sein muss. Vielmehr kann sie auch rohrartig ausgebildet sein. Vorteilhaft ist aber auf jeden Fall ein rotierender Körper, sei es eine Scheibe 29 oder ein Zylinderrohr 29', da hierdurch ein Rotationsvorgang ermöglicht wird, welcher die Hohlräume in einem Endlos-Modus an der Austrittsöffnung vorbeiführen kann.

Claims

Vorrichtung (10) zum Aufbringen eines flüssigen bis pastösen Heissschmelzklebstoffes auf ein Substrat (44), umfassend eine mindestens einen Hohlraum (38) für den Heissschmelzklebstoff aufweisende Schablone (29), einen der Schablone (29) zugeordneten Klebstoffübergabezulauf (33), durch welchen der Klebstoff in den Hohlraum (38) einbringbar ist, gekennzeichnet dadurch, dass die Vorrichtung (10) weiterhin eine der Schablone (29) zugeordnete Transportfluidzuführöffnung (35) und eine Einrichtung zur Verlagerung (13, 15), insbesondere Verschwenkung, der Schablone (29) zwischen einer ersten Position, in welcher der Hohlraum (38) dem Klebstoffübergabezulauf (33) zugeordnet ist, und einer zweiten Position, in welcher der Hohlraum (38) der Transportfluidzuführöffnung (35) zugeordnet ist, so dass der Klebstoff in der zweiten Position durch ein die Transportfluidzuführöffnung (35) durchströmendes Transportfluid aus dem Hohlraum (38) austragbar ist, umfasst.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine, insbesondere stationäre, Austrittsöffnung (21) aufweist, welche dem Hohlraum (38) bei in der zweiten Position befindlicher Schablone zugeordnet ist, und insbesondere bezüglich der Schablone (29) gegenüberliegend der Transportfluidzuführöffnung (35) angeordnet ist.
Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) einen Klebstoffablaufkanal (43) aufweist, dessen Eingang (34) dem Hohlraum (38) bei in der ersten Position befindlicher Schablone (29) zugeordnet ist, und insbesondere bezüglich der Schablone (29) gegenüberliegend dem Klebstoffübergabezulauf (33) angeordnet ist.
Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) zwischen dem Klebstoffübergabezulauf (33) und der Transportfluidzuführöffnung (35) abdichtende Wandungen (50a, 50b) aufweist, insbesondere beidseitig der Schablone (29).
Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablone (29) von der Einrichtung zur Verlagerung (13, 15) in Rotation versetzbar ist, derart, dass der Hohlraum (38) bei jeder vollständigen Umdrehung der Schablone (29) genau einmal den Klebstoffübergabezulauf (33) und einmal die Transportfluidzuführöffnung (35) passiert.
Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablone als, insbesondere kreisringartige, Scheibe (29) ausgebildet ist, welche insbesondere einen Durchmesser zwischen 5 und 20 cm, weiter insbesondere zwischen 7 und 14 cm, vorzugsweise von etwa 12 cm, aufweist.
Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablone (29) eine Positioniermarkierung (41) aufweist, wobei die Vorrichtung (10) insbesondere eine Gegenmarkierung (42) aufweist, so dass ein Ausrichten von Gegenmarkierung (42) und Positioniermarkierung (41) eine vorgesehene Initialpositionierung der Schablone (29) in der Vorrichtung (10) ermöglicht.
Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) einen Öffnungsmechanismus aufweist, welcher ein hilfsmittelloses und/oder werkzeugloses Ersetzen der verwendeten Schablone (29) durch eine alternative Schablone ermöglicht.
Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (38) eine Breite von maximal 2mm, vorzugsweise von maximal 1mm, aufweist, wobei die Schablone (29) insbesondere eine Vielzahl derartiger Hohlräume (38) aufweist, welche weiter insbesondere musterartig angeordnet sind.
Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) zum Austragen des Klebstoffes aus dem Hohlraum (38) ein Airknife aufweist, welches die Transportfluidzuführöffnung (35) bereitstellt.
Verfahren, insbesondere unter Einsatz einer Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, zum Aufbringen eines flüssigen bis pastösen Heissschmelzklebstoffes auf ein Substrat (44), insbesondere einen Hygieneartikel wie Windel oder Damenbinde, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Zulaufes an Heissschmelzklebstoff an einer Vorrichtung (10), Einleiten einer Menge an Heissschmelzklebstoff in einen Hohlraum (38) einer Schablone (29), Separieren der Menge an Heisschmelzklebstoff von dem Zulauf durch Verlagerung der Schablone (29) samt Hohlraum (38), Vorbeiführen des Hohlraumes (38) an einer Transportfluidzuführöffnung (35) und hierbei Austragen des Klebstoffes aus dem Hohlraum (38) und der Vorrichtung (10) durch ein die Transportfluidzuführöffnung durchströmendes Transportfluid, Auftreffen des ausgetragenen Klebstoffs auf dem Substrat (44).
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Schablone (29), welcher insbesondere von einem Servomotor (13) bereitgestellt wird, in Abhängigkeit von einer Verlagerung des Substrats (44) angesteuert wird.