DE102019114105A1

DE102019114105A1 - Method and device for coating workpieces

Info

Publication number: DE102019114105A1
Application number: DE102019114105.2A
Authority: DE
Inventors: Christian Sturm
Original assignee: Homag GmbH
Current assignee: Homag GmbH
Priority date: 2019-05-27
Filing date: 2019-05-27
Publication date: 2020-12-03
Also published as: WO2020239741A1; EP3976330A1

Abstract

Verfahren zum Aktivieren einer Funktionsschicht eines Beschichtungsmaterial, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Bereitstellen einer durch Energieeintrag haftend machbaren Funktionsschicht, Zuführen eines Beschichtungsmaterials zu einem zu beschichtenden Werkstück, zumindest teilweises Aktivieren der Funktionsschicht durch Begasen der Funktionsschicht mit einem erwärmten Gas, wobei das erwärmte Gas mit Wasser angereichert und bevorzugt mit Wasser angereicherte Luft ist.A method for activating a functional layer of a coating material, the method comprising the steps of: providing a functional layer that can be made adhesive by applying energy, supplying a coating material to a workpiece to be coated, at least partially activating the functional layer by gassing the functional layer with a heated gas, the heated gas is enriched with water, and preferably air is enriched with water.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit einer Vorrichtung zum Beschichten von Werkstücken, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, mit einem Beschichtungsmaterial unter Einsatz von Gas.The invention relates to a method with a device for coating workpieces, which preferably consist at least in sections of wood, wooden materials, plastic or the like, with a coating material using gas.

Stand der TechnikState of the art

Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art kommen im Stand der Technik verbreitet zum Einsatz, insbesondere im Bereich der Möbel- und Bauelementeindustrie. Dabei ist es üblich, mit einem Kleber vorbeschichtetes Beschichtungsmaterial, wie beispielsweise Kanten, zu einem Werkstück zuzuführen, den Kleber aufzuschmelzen und das Beschichtungsmaterial mit dem Werkstück zu verkleben. Zum Aufschmelzen des Klebers kommen unterschiedlichste Mittel zum Einsatz, wie beispielsweise Heizelemente jeglicher Art.Methods and devices of the type mentioned at the outset are widely used in the prior art, in particular in the furniture and construction element industries. It is customary to supply coating material, such as edges, precoated with an adhesive to a workpiece, to melt the adhesive and to glue the coating material to the workpiece. A wide variety of means are used to melt the adhesive, such as heating elements of all kinds.

Allerdings hat sich gezeigt, dass diese traditionellen Verfahren nur begrenzte Fertigungsgeschwindigkeiten zulassen.However, it has been shown that these traditional processes only allow limited production speeds.

Vor diesem Hintergrund wurden in den letzten Jahren unterschiedlichste, neuartige Energiequellen erforscht und zur Marktreife gebracht, um den Kleber zwischen Werkstück und Beschichtungsmaterial zu aktivieren. So offenbart beispielsweise die EP 1 800 813 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beschichtung von Bauteilen unter Einsatz eines Lasers. Alternativ haben sich jedoch auch andere Technologien entwickelt, wie beispielsweise der Einsatz von Plasma oder Ultraschall zur Aktivierung des Klebers (vgl. beispielsweise WO 2010/009805 ). Hinzu kommt, dass sich auch bei der Klebeverbindung selbst Fortschritte ergeben haben, denn häufig kommt anstelle eines reinen Schmelzklebers eine (häufig auch auf Schmelzkleber basierende) Funktionsschicht zum Einsatz, die sehr präzise in derselben Farbe wie das Beschichtungsmaterial eingefärbt und daher im gefügten Zustand kaum sichtbar ist. Dies lässt beim Betrachter den Eindruck entstehen, es handle sich um eine „fugenlose“ Verbindung.Against this background, a wide variety of novel energy sources have been researched and brought to market maturity in recent years in order to activate the adhesive between the workpiece and the coating material. For example, the EP 1 800 813 a method and a device for coating components using a laser. Alternatively, however, other technologies have also developed, such as the use of plasma or ultrasound to activate the adhesive (see, for example WO 2010/009805 ). In addition, advances have also been made in the adhesive connection itself, because instead of a pure hot-melt adhesive, a functional layer (often also based on hot-melt adhesive) is used, which is colored very precisely in the same color as the coating material and is therefore hardly visible when joined is. This gives the viewer the impression that it is a "jointless" connection.

Eine dieser neuen Technologien zum „fugenlosen“ Verbindung ist das Aktivieren der Funktionsschicht mit Hilfe von Heißluft. Derartige Technologien werden beispielsweise in der EP 2799793 B1 und in der EP 2902160 B1 offenbart.One of these new technologies for "seamless" connections is the activation of the functional layer with the help of hot air. Such technologies are for example in the EP 2799793 B1 and in the EP 2902160 B1 disclosed.

Diese neueren Technologien eignen sich auch für hohe Produktionsgeschwindigkeiten. Allerdings erfordern die neueren Technologien eine aufwendige Konstruktion und vergleichsweise hohe Investitionskosten, insbesondere für die Energiequellen zum Aktivieren der Funktionsschicht wie etwa Laser oder Plasmatechnologie. Darüber hinaus ist je nach Energiequelle meist eine maßgeschneiderte Funktionsschicht erforderlich, was ebenfalls zusätzlichen Aufwand mit sich bringt.These newer technologies are also suitable for high production speeds. However, the newer technologies require a complex construction and comparatively high investment costs, in particular for the energy sources for activating the functional layer, such as laser or plasma technology. In addition, depending on the energy source, a tailor-made functional layer is usually required, which also entails additional effort.

Andererseits sind die Möglichkeiten der Erwärmung mittels Heißluft begrenzt durch den möglichen maximalen Energieeintrag in die Funktionsschicht bzw. das Beschichtungsmaterial, was zu begrenzten Fertigungsgeschwindigkeiten führt. Diesbezüglich kann der Energieeintrag durch eine Erhöhung der Temperatur der Luft nicht beliebig erhöht werden, da sonst Desintegrationsprozesse an der Funktionsschicht bzw. dem Beschichtungsmaterial Material auftreten, bis hin zu der Gefahr eines Brandes davon.On the other hand, the possibilities of heating by means of hot air are limited by the possible maximum energy input into the functional layer or the coating material, which leads to limited production speeds. In this regard, the energy input cannot be increased arbitrarily by increasing the temperature of the air, since otherwise disintegration processes occur on the functional layer or the coating material, up to and including the risk of fire.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die bei einfacher Konstruktion und geringen Investitionskosten eine Fügeverbindung zwischen einem Beschichtungsmaterial und einem Werkstück mit hohen Fertigungsgeschwindigkeiten ermöglichen.It is therefore the object of the present invention to provide a method and a device of the type mentioned at the outset which, with a simple design and low investment costs, enable a joint between a coating material and a workpiece at high production speeds.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 7 gelöst. Besonders bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.According to the invention, this object is achieved by a method according to claim 1 and a device according to claim 7. Particularly preferred refinements of the invention are given in the dependent claims.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, mit einer vergleichsweise einfachen Energiequelle zum Aktivieren einer haftend machbaren Funktionsschicht zu arbeiten und diese derart effektiv einzusetzen, dass auch die heutigen Anforderungen an eine hochwertige Fügeverbindung und einen wirtschaftlichen Produktionsvorgang erfüllt werden.The invention is based on the idea of working with a comparatively simple energy source for activating a functional layer that can be made adhesive and using it so effectively that today's requirements for a high-quality joint connection and an economical production process are also met.

Zu diesem Zweck ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass die Funktionsschicht durch Begasen mit einem erwärmten Gas zumindest teilweise aktiviert wird, wobei das erwärmte Gas in einem Anreicherungsschritt mit Wasser angereichert ist wie etwa mit Wasser angereicherte Luft.For this purpose it is provided in the method according to the invention that the functional layer is at least partially activated by gassing with a heated gas, the heated gas being enriched with water in an enrichment step, such as air enriched with water.

Physikalischer Hintergrund ist hierbei zum Einen, dass die spezifische Wärmekapazität von Gasen wie etwa Luft mit einem höheren Wassergehalt größer ist als die spezifische Wärmekapazität von Luft mit einem niedrigeren Wassergehalt.The physical background here is, on the one hand, that the specific heat capacity of gases such as air with a higher water content is greater than the specific heat capacity of air with a lower water content.

Weiterhin ist auch der Wärmeleitkoeffizient von Gasen wie etwa Luft mit einem höheren Wassergehalt größer als der Wärmeleitkoeffizient von Luft mit einem niedrigerem Wassergehalt.Furthermore, the coefficient of thermal conductivity of gases such as air with a higher water content is greater than the coefficient of thermal conductivity of air with a lower water content.

Weiterhin verbessert sich dadurch der Wärmeübergang auf das zu erwärmende Bauteil.This also improves the heat transfer to the component to be heated.

Somit kann unter Verwendung von erwärmtem Gas, das mit Wasser angereichert ist, bei einfacher Konstruktion und geringen Investitionskosten eine Fügeverbindung zwischen einem Beschichtungsmaterial und einem Werkstück mit hohen Fertigungsgeschwindigkeiten durch das entsprechende Verfahren bzw. die entsprechende Vorrichtung ermöglicht werden.Thus, using heated gas enriched with water, with a simple construction and low investment costs, a joint connection between a coating material and a workpiece can be made possible at high production speeds by the corresponding method or the corresponding device.

Beispielsweise kann damit mit weniger Temperatur die gleiche Wärme-Energie auf die Kantenmaterial-Funktionsschicht übertragen werden.For example, the same thermal energy can be transferred to the edge material functional layer with less temperature.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Aktivieren einer Funktionsschicht eines Beschichtungsmaterials weist dabei die folgenden Schritte auf. Bereitstellen einer durch Energieeintrag haftend machbaren Funktionsschicht, Zuführen eines Beschichtungsmaterials zu einem zu beschichtenden Werkstück, Anreichern eines Gases, das bevorzugt Luft ist, mit Wasser, Erwärmen des Gases, zumindest teilweises Aktivieren der Funktionsschicht durch Begasen der Funktionsschicht mit dem Gas.A method according to the invention for activating a functional layer of a coating material has the following steps. Providing a functional layer that can be made adhesive by applying energy, supplying a coating material to a workpiece to be coated, enriching a gas, which is preferably air, with water, heating the gas, at least partially activating the functional layer by gassing the functional layer with the gas.

Bevorzugt wird bei diesem Verfahren das erwärmte Gas über mindestens eine Austrittsöffnung an die Funktionsschicht abgegeben.In this method, the heated gas is preferably released to the functional layer via at least one outlet opening.

Mittels des Abgebens des erwärmten Gases an die Funktionsschicht über eine Austrittsöffnung kann dabei sichergestellt werden, dass das erwärmte Gas ortsnah an der Funktionsschicht erwärmt werden kann.By releasing the heated gas to the functional layer via an outlet opening, it can be ensured that the heated gas can be heated locally on the functional layer.

Weiter bevorzugt weist das Gas im Bereich der mindestens einen Austrittsöffnung eine Temperatur von mindestens 150°C, bevorzugt mindestens 250°C auf und/oder eine absolute Luftfeuchte von mindestens 4 g Wasser/kg Luft, bevorzugt von mindestens 14 g Wasser/kg Luft.More preferably, the gas in the area of the at least one outlet opening has a temperature of at least 150 ° C., preferably at least 250 ° C. and / or an absolute humidity of at least 4 g water / kg air, preferably at least 14 g water / kg air.

Durch diese bevorzugten Werte kann ein besonders effizientes Aktivieren der Funktionsschicht ermöglicht werden.A particularly efficient activation of the functional layer can be made possible by these preferred values.

Noch weiter bevorzugt weist die die Funktionsschicht Mittel zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit wie insbesondere niederschmelzende Polyolefine und/oder Metallpartikel auf.Even more preferably, the functional layer has means for increasing the thermal conductivity, such as in particular low-melting polyolefins and / or metal particles.

Durch die Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit des Beschichtungsmaterials kann eine schnellere und somit effektivere Aktivierung davon erreicht werden.By increasing the thermal conductivity of the coating material, a faster and thus more effective activation thereof can be achieved.

Durch die Verbesserung des Wärmeübergangs kann darüber hinaus die Funktionsschicht effizienter erwärmt werden.In addition, by improving the heat transfer, the functional layer can be heated more efficiently.

Weiter bevorzugt kann der Volumenstrom des Gases geregelt werden.More preferably, the volume flow of the gas can be regulated.

Über eine Regelung des Volumenstroms des Gases kann es dabei ermöglicht werden, den Energieeintrag in die Funktionsschicht des Beschichtungsmaterials auf ein optimales Level zu bringen.By regulating the volume flow of the gas, it can be made possible to bring the energy input into the functional layer of the coating material to an optimal level.

Noch weiter bevorzugt kann dabei der Wasseranteil im Gas geregelt werden.Even more preferably, the water content in the gas can be regulated.

Über den Wasseranteil des Gases lässt sich dabei die mögliche Rate der Wärmeübertragung bestimmen. Somit bietet sich auch der Wasseranteil des Gases als Regelgröße für den Energieeintrag in die Funktionsschicht des Beschichtungsmaterials an.The possible rate of heat transfer can be determined via the water content of the gas. Thus, the water content of the gas can also be used as a control variable for the energy input into the functional layer of the coating material.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist die Funktionsschicht im Wesentlichen frei von Absorbern für Laserlicht oder andere Strahlungsquellen.In a preferred embodiment of the method, the functional layer is essentially free of absorbers for laser light or other radiation sources.

Derartige Absorber sind relativ kostenintensiv, durch das Weglassen kann somit ein besonders kostengünstiges Verfahren bereitgestellt werden.Such absorbers are relatively cost-intensive; omitting them can thus provide a particularly cost-effective method.

Insbesondere bevorzugt ist weiterhin, dass das Verfahren das zu dem Beschichtungsmaterial zugeführte Gas zumindest teilweise rekuperiert und zumindest mittelbar, insbesondere über einen Wärmetauscher, zur Erwärmung des zugeführten Gasstromes nutzt.It is also particularly preferred that the method at least partially recuperates the gas supplied to the coating material and uses it at least indirectly, in particular via a heat exchanger, to heat the supplied gas stream.

Die Schaffung eines derartigen Energiekreislaufes ermöglicht die Reduktion des Energieverbrauchs des Verfahrens, weil somit weniger Abwärme entsteht.The creation of such an energy cycle enables the energy consumption of the process to be reduced because less waste heat is generated.

Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin eine Vorrichtung zum Aktivieren einer Funktionsschicht eines Beschichtungsmaterials bereit, die aufweist: mindestens eine Austrittsöffnung zum Zuführen eines erwärmten Gases zu der Funktionsschicht, und mindestens eine Gasquelle zum Bereitstellen des erwärmten Gases zu der mindestens einen Austrittsöffnung, wobei die Gasquelle derart ausgestaltet ist, erwärmtes Gas bereitzustellen, das mit Wasser angereichert ist und bevorzugt mit Wasser angereicherte Luft ist.The present invention further provides a device for activating a functional layer of a coating material, which has: at least one outlet opening for supplying a heated gas to the functional layer, and at least one gas source for providing the heated gas to the at least one outlet opening, the gas source being configured in this way is to provide heated gas that is enriched with water and is preferably air enriched with water.

Bevorzugt weist dabei die Gasquelle einen Verdampfer auf, der ausgestaltet ist, flüssiges Wasser in einen dampfförmigen Zustand zu versetzen und somit das Gas in der Gasquelle damit anzureichern.The gas source preferably has an evaporator which is designed to convert liquid water into a vaporous state and thus to enrich the gas in the gas source with it.

Dabei können verschiedene technische Arten eines Verdampfers verwendet werden. Neben der Verdampfer-Technik bietet sich hier auch die Technologie der Einspritzung an. Dies ist abhängig von den technischen Rahmenbedingungen.Various technical types of an evaporator can be used here. In addition to the evaporator technology, the injection technology is also available here. This depends on the technical framework.

Ergänzend gibt es verschiedene Applikations-Arten, den Volumenstrom des Gases zu regeln, und damit insbesondere die Energiemenge optimal auf das aktuell im Beschichtungs-Prozess benötigte Maß einzustellen.In addition, there are various types of application to regulate the volume flow of the gas, and thus in particular to optimally adjust the amount of energy to the level currently required in the coating process.

Weiter bevorzugt ist eine derartige Vorrichtung ausgestaltet, mit einem Verfahren wie vorhergehend dargestellt betrieben zu werden.Such a device is furthermore preferably designed to be operated with a method as described above.

Weiter bevorzugt ist eine Einheit zum Regeln des Volumenstroms in oder an der Vorrichtung angeordnet.A unit for regulating the volume flow is also preferably arranged in or on the device.

Wie zuvor dargestellt lässt sich mittels einer Einheit zum Regeln des Volumenstroms ein genauer Energieeintrag in in die Funktionsschicht des Beschichtungsmaterials darstellen.As shown above, a unit for regulating the volume flow can be used to display a precise energy input into the functional layer of the coating material.

Noch weiter bevorzugt ist dabei eine Eispritzdüse zum Beimischen von Wasser integriert.Even more preferably, an ice spray nozzle for adding water is integrated.

Eine Einspritzdüse zum Beimischen von Wasser in das Gas kann dabei verwendet werden, um das Gas zu befeuchten.An injection nozzle for mixing water into the gas can be used to humidify the gas.

Bevorzugt ist ein Mischventil zum Regeln der Luft- und Wasser-Anteile in der Vorrichtung enthalten.A mixing valve for regulating the air and water proportions is preferably contained in the device.

Mischventile haben sich dabei bewährt, verschiedene (befeuchtete) Gasströme miteinander zu vermischen.Mixing valves have proven themselves to mix different (humidified) gas streams with one another.

Weiter bevorzugt ist ein Wärmetauscher zum Zurückgewinnen von Wärmeenergie aus dem verbrauchten Gas in das zugeführte Gas oder das zugeführte Wasser in der Vorrichtung enthalten.A heat exchanger for recovering thermal energy from the used gas into the supplied gas or the supplied water is furthermore preferably contained in the device.

Wärmetauscher können dabei helfen, Abwärme zu verringern und somit eine günstigere Energiebilanz zu erreichen. Dabei wird das Luft/Wasser-Mediums im Bereich der Erwärmungsstelle des Kantenmaterials wiederaufgenommen, also an dem Bereich, an dem auch die primäre Nutzung des Luft/Wasser-Mediums stattgefunden hat.Heat exchangers can help to reduce waste heat and thus achieve a more favorable energy balance. The air / water medium is taken up again in the area of the heating point of the edge material, that is to say in the area where the primary use of the air / water medium has also taken place.

Das wiederaufgenommene Luft/Wasser-Medium kann weiterhin mittels eines Kondensat-Abscheiders (nicht dargestellt) behandelt werden, so dass die Luft getrocknet wird.The resumed air / water medium can furthermore be treated by means of a condensate separator (not shown) so that the air is dried.

Bevorzugt wird eine übergeordnete Regelung verwendet, die jeweils optimale Wärmeenergie an der Gas-Austrittsöffnung einstellt.A higher-level control is preferably used, which sets optimal thermal energy at the gas outlet opening.

Eine Regelung der optimalen Temperatur an einem Arbeitspunkt kann mittels zumindest eines Sensors vorgenommen werden, der insbesondere ein Luftfeuchtigkeitssensor, Temperatursensor, Drucksensor und/oder ein Volumenstromsensor ist. Dieser zumindest eine Sensor ist dabei insbesondere an der Gas-Austrittsöffnung (20), an der Gas-Zuführung oder an der Wasser-Zuführung angeordnet.The optimum temperature at a working point can be regulated by means of at least one sensor, which is in particular a humidity sensor, temperature sensor, pressure sensor and / or a volume flow sensor. This at least one sensor is in particular on the gas outlet opening ( 20th ), arranged on the gas supply or on the water supply.

Somit wird erreicht, dass die gemessene Temperatur, die zur Regelung verwendet wird, auch eine Temperatur ist, die einer Sollgröße des Prozesses entspricht.It is thus achieved that the measured temperature, which is used for the regulation, is also a temperature which corresponds to a setpoint value of the process.

Weiter bevorzugt ist die Vorrichtung ausgestaltet, Zustandsdaten des zumindest einen Sensors an eine externe Datenbank/Cloud zu übertragen.The device is further preferably designed to transmit status data of the at least one sensor to an external database / cloud.

Durch das Übertragen von Zustandsdaten an eine externe Datenbank/Cloud können diese zentral erfasst und kontrolliert werden.By transferring status data to an external database / cloud, these can be recorded and controlled centrally.

FigurenlisteFigure list

1 shows schematically a top view of an embodiment of the device according to the invention;
2 shows schematically a detail from 1 ;
3 shows schematically a further detail from 1 .

Ausführliche Beschreibung bevorzugter AusführungsformenDetailed description of preferred embodiments

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.Preferred embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings.

Eine Vorrichtung 10 zum Beschichten von Werkstücken 2 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 1 schematisch in einer Draufsicht dargestellt. Obgleich die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Beschichten unterschiedlichster Werkstücke eingesetzt werden kann, dient sie vorzugsweise zum Beschichten von Werkstücken, die zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, wie sie im Bereich der Möbel-, Küchen- und Bauelemente-Industrie verbreitet zum Einsatz kommen. Dabei können beliebige Oberflächen wie Schmal- oder Breitflächen beschichtet werden.One device 10 for coating workpieces 2 according to a preferred embodiment of the present invention, in 1 shown schematically in a plan view. Although the device according to the invention 10 can be used to coat a wide variety of workpieces, it is preferably used to coat workpieces that are at least partially made of wood, wood-based materials, plastic or the like, as are widely used in the furniture, kitchen and construction elements industries. Any surfaces such as narrow or wide surfaces can be coated.

Bei dem Beschichtungsmaterial 4 kann es sich ebenfalls um unterschiedlichste Materialien handeln, wobei vorzugsweise ein mit einer Funktionsschicht 4' versehenes Beschichtungsmaterial zum Einsatz kommt. Dabei kann die Funktionsschicht 4' auch integraler Bestandteil des Beschichtungsmaterials 4 sein, beispielsweise im Sinne eines koxtrudierten oder sogar vollständig monolytischen Beschichtungsmaterials. Alternativ oder zusätzlich ist es ebenso möglich, dass die Funktionsschicht 4' bereits auf der zu beschichtenden Oberfläche des Werkstücks vorgesehen ist und/oder auch separat in den Bereich zwischen Beschichtungsmaterial 4 und zu beschichtender Oberfläche des Werkstücks 2 zugeführt wird.With the coating material 4th it can also be a wide variety of materials act, preferably one with a functional layer 4 ' provided coating material is used. The functional layer 4 ' also an integral part of the coating material 4th be, for example in the sense of a co-extruded or even completely monolithic coating material. Alternatively or additionally it is also possible that the functional layer 4 ' is already provided on the surface of the workpiece to be coated and / or also separately in the area between the coating material 4th and the surface of the workpiece to be coated 2 is fed.

Die Funktionsschicht 4' entfaltet in der vorliegenden Ausführungsform durch Energieeintrag (wie beispielsweise Erwärmung) haftende Eigenschaften, so dass das Beschichtungsmaterial an das Werkstück gefügt werden kann. Die Verbundwirkung kann auch ganz oder teilweise auf anderen Mechanismen beruhen. Ferner kann die Funktionsschicht in der vorliegenden Ausführungsform Mittel zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit aufweisen, wie beispielsweise niederschmelzende Polyolefine und/oder Metallpartikel. Ferner ist es besonderes bevorzugt, dass die Funktionsschicht 4' im Wesentlichen frei von Absorbern für Laserlicht oder andere Strahlungsquellen ist.The functional layer 4 ' In the present embodiment, it develops adhesive properties through the input of energy (such as, for example, heating), so that the coating material can be joined to the workpiece. The composite effect can also be wholly or partially based on other mechanisms. Furthermore, in the present embodiment, the functional layer can have means for increasing the thermal conductivity, such as, for example, low-melting polyolefins and / or metal particles. Furthermore, it is particularly preferred that the functional layer 4 ' is essentially free of absorbers for laser light or other radiation sources.

Ferner umfasst die Vorrichtung 10 eine Andrückeinrichtung 14 zum Andrücken des Beschichtungsmaterials 4 an eine Oberfläche des Werkstücks 2, beispielsweise in Form einer oder mehrerer Andrückrolle(n). Die Zuführeinrichtung 12 zum Zuführen des Beschichtungsmaterials 4 ist in der vorliegenden Ausführungsform zumindest abschnittsweise thermisch isoliert.The device further comprises 10 a pressing device 14th for pressing the coating material on 4th to a surface of the workpiece 2 , for example in the form of one or more pressure roller (s). The feeding device 12 for feeding the coating material 4th is at least partially thermally insulated in the present embodiment.

Wie in 1 zu erkennen ist, umfasst die Vorrichtung 10 ferner eine Fördereinrichtung 16 zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen der Andrückeinrichtung 14 und dem jeweiligen Werkstück 2, wobei die Fördereinrichtung 16 in der in 1 gezeigten Ausführungsform als Durchlauffördereinrichtung (beispielsweise in Form einer Förderkette) ausgestaltet ist. Es ist jedoch zu beachten, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung auch als Stationärmaschine ausgestaltet sein kann, bei der die Werkstücke im Zuge des Beschichtungsvorgangs im Wesentlichen stationär sind und die Fördereinrichtung 16 zum Relativbewegen der Andrückeinrichtung 14 und anderer für den Beschichtungsvorgang relevanter Bauteile dient. Auch Kombinationen beider Konzepte sind möglich. Entscheidend ist die Möglichkeit einer Relativbewegung zwischen der Andrückeinrichtung 14 (bzw. ggf. weiteren Bauteilen) und dem jeweiligen Werkstück 2, ggf. in mehreren Raumrichtungen oder um einer oder mehrere Drehachsen. Hierfür können unterschiedlichste Einrichtungen zum Einsatz kommen, wie Förderbänder, Portale, aber auch Roboter und vieles anderes mehr.As in 1 can be seen, comprises the device 10 also a conveyor 16 for bringing about a relative movement between the pressing device 14th and the respective workpiece 2 , the conveyor 16 in the in 1 The embodiment shown is configured as a continuous conveyor device (for example in the form of a conveyor chain). It should be noted, however, that the device according to the invention can also be designed as a stationary machine, in which the workpieces are essentially stationary in the course of the coating process and the conveying device is essentially stationary 16 for relative movement of the pressing device 14th and other components relevant to the coating process. Combinations of both concepts are also possible. The decisive factor is the possibility of a relative movement between the pressing device 14th (or possibly other components) and the respective workpiece 2 , possibly in several spatial directions or around one or more axes of rotation. A wide variety of devices can be used for this, such as conveyor belts, portals, but also robots and much more.

Unmittelbar stromaufwärts der Andrückeinrichtung 14 ist im Bereich zwischen dem Beschichtungsmaterial 4 und der zu beschichtenden Oberfläche des Werkstücks 2 eine Aktivierungseinheit 20' vorgesehen, die in der vorliegenden Ausführungsform mehrere Austrittsöffnungen 20 zum Zuführen eines erwärmten Gases (bzw. Gasgemisches wie Luft) 6 zu der jeweiligen Funktionsschicht 4' aufweist. Je nach Lage der jeweiligen Funktionsschicht 4' bzw. auf dem Beschichtungsmaterial 4 oder dem Werkstück 2, sind die Austrittsöffnungen 20 entsprechend zu der Funktionsschicht 4' gerichtet. Dabei besitzen die Austrittsöffnungen 20 einen Abstand von höchstens 10 mm, bevorzugt höchstens 4 mm, beispielsweise ca. 2 mm von der jeweiligen Funktionsschicht 4'. Auch ist es möglich, dass die Aktivierungseinheit 20', wie in 1 angedeutet, in mehreren Richtungen entsprechende Austrittsöffnungen 20 aufweist, wobei die jeweiligen Austrittsöffnungen je nach Bedarf zu- und abgeschaltete werden können.Immediately upstream of the pressing device 14th is in the area between the coating material 4th and the surface of the workpiece to be coated 2 an activation unit 20 ' provided, which in the present embodiment has several outlet openings 20th for supplying a heated gas (or gas mixture such as air) 6 to the respective functional layer 4 ' having. Depending on the position of the respective functional layer 4 ' or on the coating material 4th or the workpiece 2 , are the outlets 20th corresponding to the functional layer 4 ' directed. The outlet openings have 20th a distance of at most 10 mm, preferably at most 4 mm, for example approx. 2 mm from the respective functional layer 4 ' . It is also possible that the activation unit 20 ' , as in 1 indicated, corresponding outlet openings in several directions 20th has, wherein the respective outlet openings can be switched on and off as required.

Die Austrittsöffnungen 20 der Aktivierungseinheit 20' stehen mit einer Gasquelle 22 in Verbindung. Die Gasquelle 22 stellt erwärmtes Gas 6 derart zu den jeweiligen Austrittsöffnungen 20 bereit, dass es mit Wasser angereichert und bevorzugt mit Wasser angereicherte Luft ist. Es hat sich herausgestellt, dass es besonders kompakt und kostengünstig ist, (gereinigte) Umgebungsluft zu verwenden und diese mit Wasser anzureichern im Sinne eines Befeuchtungsvorgangs. Hierfür kann ein Verdampfer vorgesehen sein, der etwa ein Dampfkessel, Dünnschichtverdampfer, Fallfilmverdampfer, Kesselverdampfer, Koaxialverdampfer, Naturumlaufverdampfer oder Zwangsumlaufverdampfer ist. Alternativ kann mit einem Einspritz-System Wasser in die (Heiß)Luft eingespritzt werden. Dies ist abhängig von den technischen Rahmenbedingungen.The outlet openings 20th the activation unit 20 ' stand with a gas source 22nd in connection. The gas source 22nd provides heated gas 6th such to the respective outlet openings 20th ready that it is water enriched and preferably air enriched with water. It has been found that it is particularly compact and inexpensive to use (purified) ambient air and to enrich it with water in the sense of a humidification process. For this purpose, an evaporator can be provided, which is a steam boiler, thin-film evaporator, falling film evaporator, boiler evaporator, coaxial evaporator, natural circulation evaporator or forced circulation evaporator. Alternatively, water can be injected into the (hot) air with an injection system. This depends on the technical framework.

Somit kann der Wassergehalt der Luft auf ein höheres Maß als die Umgebungsluft angehoben werden. Die Sättigungsmenge von Wasserdampf in Luft steigt mit steigender Temperatur der Luft an. Es ist somit technisch sinnvoll, in einem ersten Schritt in der Gasquelle eine Erhitzung der Luft, etwa mittels einer Elektroheizung vorzunehmen. Die so erhitzte Luft weist bei gleicher Wasserbeladung (absoluter Luftfeuchte) eine niedrigere relative Feuchte auf, so dass in einem nächsten Schritt die relative Feuchte erhöht werden kann.Thus, the water content of the air can be raised to a higher level than the ambient air. The amount of saturation of water vapor in air increases as the temperature of the air rises. It is therefore technically sensible to heat the air in the gas source in a first step, for example by means of an electric heater. The air heated in this way has a lower relative humidity with the same water load (absolute humidity), so that the relative humidity can be increased in a next step.

Als technisch sinnvoll haben sich hierbei Temperaturen von 150°C und eine absolute Luftfeuchte von mindestens 4 g Wasser/kg Luft erwiesen und bevorzugt von 250°C und 14 g Wasser/kg Luft.Temperatures of 150 ° C. and an absolute humidity of at least 4 g water / kg air and preferably 250 ° C. and 14 g water / kg air have proven to be technically sensible.

Eine mögliche Ausgestaltung der Aktivierungseinheit 20' ist in 2 schematisch in einer Seitenansicht dargestellt. Dabei zeigt 2 diejenige Seitenfläche der Aktivierungseinheit 20', die der zu aktivierenden Funktionsschicht 4' zugewandt ist.One possible embodiment of the activation unit 20 ' is in 2 shown schematically in a side view. It shows 2 the one Side surface of the activation unit 20 ' that of the functional layer to be activated 4 ' is facing.

Wie in 2 zu erkennen ist, weist die Aktivierungseinheit 20' in der vorliegenden Ausführungsform mehrere Austrittsöffnungen 20 auf, wobei das Gas im Bereich mindestens zweier Austrittsöffnungen 20 eine voneinander unterschiedliche Temperatur aufweisen kann. So ist es beispielsweise bevorzugt, dass die Temperatur des austretenden Gases in Richtung einer Relativbewegung zwischen Austrittsöffnungen 20 und zu aktivierender Funktionsschicht 4' d.h. im vorliegenden Falle in der Durchlaufrichtung (von links nach rechts in 2), ansteigt. Unabhängig hiervon können zumindest einzelne Düsen Mittel zur Anpassung an die Geometrie der zu aktivierenden Funktionsschicht aufweisen. Ferner können - unabhängig von den vorstehenden Ausgestaltungen - unterschiedlichste Düsengeometrien zum Einsatz kommen, wie rund, polygonal, elliptisch, etc.As in 2 can be seen, the activation unit 20 ' in the present embodiment several outlet openings 20th on, the gas in the region of at least two outlet openings 20th can have a different temperature from one another. For example, it is preferred that the temperature of the exiting gas be in the direction of a relative movement between exit openings 20th and functional layer to be activated 4 ' ie in the present case in the direction of passage (from left to right in 2 ), increases. Independently of this, at least individual nozzles can have means for adapting to the geometry of the functional layer to be activated. Furthermore, regardless of the above configurations, a wide variety of nozzle geometries can be used, such as round, polygonal, elliptical, etc.

Sensoren wie etwa Temperatursensoren, Luftfeuchtigkeitssensoren, Temperatursensoren, Drucksensoren und/oder Volumenstromsensoren können weiterhin an der Austrittsöffnung 20, an einem anderen Teil der Gaszuführung oder an der Wasserzuführung angeordnet sein. Somit kann erfasst werden, welche Temperatur das Gas oder Wasser hat, und diese Information kann weiterhin dafür benutzt werden, um zu steuern und/oder zu regeln, wie weit ein Beschichtungsmaterial erhitzt wird. Eine derartige Regelung kann auch darüber erfolgen, dass der Volumenstrom von verschiedenen Zuführungen von Gas und/oder Wasser angepasst wird, etwa wenn diese eine unterschiedliche Temperatur haben, was auch wiederum durch Temperatursensoren erfasst werden kann.Sensors such as temperature sensors, humidity sensors, temperature sensors, pressure sensors and / or volume flow sensors can continue to be located at the outlet opening 20th , be arranged on another part of the gas supply or on the water supply. It is thus possible to record the temperature of the gas or water, and this information can also be used to control and / or regulate how far a coating material is heated. Such a regulation can also take place by adapting the volume flow of different supplies of gas and / or water, for example when they have a different temperature, which in turn can also be detected by temperature sensors.

Zustandsdaten der oben dargestellten Sensoren können weiterhin von der Vorrichtung 10 an eine externe Datenbank/Cloud übermittelt werden. Dies kann mittels eines Datenträgersignals geschehen, das etwa über Ethernet, WLAN, Bluetooth oder 5G Netzwerke die Vorrichtung 10 mit der externen Datenbank/Cloud verbindet. So wird ein zentrales Sammeln der Daten ermöglicht, was eine weitere Analyse der Daten ermöglicht und so verbesserte Betriebsparameter ermöglichen kann.Status data of the sensors shown above can continue to be provided by the device 10 be transmitted to an external database / cloud. This can be done by means of a data carrier signal, for example via Ethernet, WLAN, Bluetooth or 5G networks the device 10 connects to the external database / cloud. This enables the data to be collected centrally, which enables further analysis of the data and thus enables improved operating parameters.

Ferner können im Bereich einer oder mehrerer Austrittsöffnungen 20 der Vorrichtung 10 Mittel zur Bildung einer turbulenten oder auch laminaren Strömung beim Austritt des erwärmten Gases 6 vorgesehen sein. Obgleich in 2 nicht gezeigt, kann dies beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die jeweilige Austrittsöffnung 20 als Düse mit in Strömungsrichtung zumindest abschnittsweise veränderlichem Querschnitt ausgebildet ist.Furthermore, in the area of one or more outlet openings 20th the device 10 Means for creating a turbulent or laminar flow when the heated gas emerges 6th be provided. Although in 2 not shown, this can be achieved, for example, by opening the respective outlet opening 20th is designed as a nozzle with at least partially variable cross-section in the flow direction.

Ferner kann, obgleich in 2 ebenfalls nicht gezeigt, im Bereich der Austrittsöffnung(en) 20 ein Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit und/oder geringer Wärmespeicherkapazität vorgesehen sein.Furthermore, although in 2 also not shown, in the area of the outlet opening (s) 20th a material with low thermal conductivity and / or low heat storage capacity can be provided.

Eine bevorzugte, beispielhafte Ausgestaltung der Gasquelle 22 ist in 3 schematisch dargestellt. Die Gasquelle 22 weist in der vorliegenden Ausführungsform einen Wärmetauscherabschnitt 24 auf, der eingerichtet ist, zugeführtes Gas auf eine Temperatur von mindestens 450 °C, bevorzugt mindestens 6 00 °C zu erwärmen. Das Gesamtsystem ist derart abgestimmt, dass das Gas im Bereich der mindestens einen Austrittsöffnung 20 eine Temperatur von mindestens 300°C, bevorzugt mindestens 350°C aufweist.A preferred, exemplary embodiment of the gas source 22nd is in 3 shown schematically. The gas source 22nd has a heat exchanger section in the present embodiment 24 which is set up to heat supplied gas to a temperature of at least 450 ° C, preferably at least 600 ° C. The overall system is coordinated in such a way that the gas in the region of the at least one outlet opening 20th has a temperature of at least 300 ° C, preferably at least 350 ° C.

Dabei kann der Wärmetauscherabschnitt 24 beispielsweise mindestens ein mit Hohlräumen versehenes, insbesondere poröses und/oder Hauptwerks-poriges und/oder mit Durchgangsöffnungen versehenes Wärmetauscherelement aufweisen, das mit der in 3 gezeigten Heizquelle in Verbindung steht. Das Wärmetauscherelement kann in der vorliegenden Ausführungsform zumindest abschnittsweise aus einem Material bestehen, das ausgewählt ist aus rostfreiem Sintermaterial, porösen Keramiken, Metallschaum, insbesondere Aluminiumschaum, und Kombinationen hiervon. Zur Rückgewinnung der Wärme kann auch ein Luft/Luft- oder Luft/Wasser-Wärmetauscher verwendet werden, bei dem die Wärmeenergie des gebrauchten Gases auf das neue Gas oder das zu verdampfende/zerstäubende Wasser übertragen werden kann.The heat exchanger section 24 for example, have at least one heat exchanger element provided with cavities, in particular porous and / or Hauptwerk-porous and / or provided with passage openings, which with the in 3 shown heating source is connected. In the present embodiment, the heat exchanger element can consist at least in sections of a material which is selected from stainless sintered material, porous ceramics, metal foam, in particular aluminum foam, and combinations thereof. An air / air or air / water heat exchanger can also be used to recover the heat, in which the thermal energy of the used gas can be transferred to the new gas or the water to be evaporated / atomized.

Selbstverständlich können jedoch auch andere geeignete Materialien zum Einsatz kommen, insbesondere wenn sie eine hohe Wärmeleitfähigkeit und/oder eine hohe Wärmespeicherkapazität besitzen.Of course, other suitable materials can also be used, in particular if they have a high thermal conductivity and / or a high heat storage capacity.

Wie in 3 zu erkennen ist, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 ferner eine zweite Gasquelle aufweisen, die eingerichtet ist, stromaufwärts der mindestens einen Austrittsöffnung (ganz rechts in 3) Gas einzuspeisen, um den Druck des an der mindestens einen Austrittsöffnung austretenden Gases zu erhöhen.As in 3 can be seen, the device according to the invention 10 furthermore have a second gas source which is set up upstream of the at least one outlet opening (on the far right in 3 ) To feed in gas in order to increase the pressure of the gas exiting at the at least one outlet opening.

Wie in 1 am besten zu erkennen ist, umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 ferner eine Abführeinrichtung 32, wie beispielsweise einen Auffangtrichter. Auf diese Weise lässt sich das zu der Funktionsschicht 4' zugeführte Gas zumindest teilweise abführen und vorzugsweise auch rekuperieren. Zu diesem Zweck kann, wie in 1 gezeigt ist, ein Wärmetauscher 30 stromabwärts der Abführeinrichtung 32 vorgesehen sein, mittels dessen die Abwärme des zu der Funktionsschicht 4' zugeführten Gases aufgefangen und beispielsweise zu der Gasquelle 22 als Wärmeenergie zurückgeführt werden kann.As in 1 best seen, the inventive device comprises 10 furthermore a discharge device 32 such as a collecting funnel. In this way it can be added to the functional layer 4 ' at least partially discharge and preferably also recuperate the gas supplied. For this purpose, as in 1 is shown a heat exchanger 30th downstream of the discharge device 32 be provided, by means of which the waste heat to the functional layer 4 ' supplied gas collected and for example to the Gas source 22nd can be returned as thermal energy.

Der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 vollzieht sich beispielsweise wie folgt. Ein zu beschichtendes Werkstück 2 wird mittels der Fördereinrichtung 16 in einer Förderrichtung (von links nach rechts in 1) gefördert. Synchron hierzu wird mittels der Zuführeinrichtung ein Beschichtungsmaterial 4 zugeführt. Die auf dem Beschichtungsmaterial und/oder Werkstück (oder separat) bereitgestellte Funktionsschicht wird mittels des aus den Austrittsöffnungen 20 austretenden erwärmten Gases 6 aktiviert, und zwar unmittelbar bevor dasOperation of the device according to the invention 10 takes place, for example, as follows. A workpiece to be coated 2 is by means of the conveyor 16 in one conveying direction (from left to right in 1 ) promoted. Synchronously with this, a coating material is applied by means of the feed device 4th fed. The functional layer provided on the coating material and / or workpiece (or separately) is removed from the outlet openings by means of the 20th escaping heated gas 6th activated immediately before the

Beschichtungsmaterial mittels der Andruckeinrichtung 14 an die zu beschichtende Oberfläche des Werkstücks 2 angedrückt wird. Dabei wird das Beschichtungsmaterial 4 mittels der aktivierten Funktionsschicht 4' an das Werkstück 2 gefügt.Coating material by means of the pressure device 14th to the surface of the workpiece to be coated 2 is pressed. The coating material 4th by means of the activated functional layer 4 ' to the workpiece 2 joined.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22: Werkstückworkpiece
44th: BeschichtungsmaterialCoating material
4'4 ': FunktionsschichtFunctional layer
66th: Gasgas
1010: Vorrichtungcontraption
1212: ZufuhreinrichtungFeeding device
1414th: AndrückeinrichtungPressing device
1616: FördereinrichtungConveyor
2020th: AustrittsöffnungOutlet opening
20'20 ': AktivierungseinheitActivation unit
2222nd: GasquelleGas source
2424: WärmetauscherabschnittHeat exchanger section
3030th: WärmetauscherHeat exchanger
3232: AbführeinrichtungDischarge device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

EP 1800813 [0004]
WO 2010/009805 [0004]
EP 2799793 B1 [0005]
EP 2902160 B1 [0005]

Claims

Method for activating a functional layer (4 ') of a coating material (4), the method comprising the steps: Provision of a functional layer (4 ') that can be made adhesive by applying energy, Feeding a coating material (4) to a workpiece (2) to be coated, Enriching a gas, which is preferably air, with water, Heating the gas, at least partial activation of the functional layer (4 ') by gassing the functional layer (4') with the gas (6).

Procedure according to Claim 1 , the gas (6) being released to the functional layer (4 ') via at least one outlet opening (20).

Procedure according to Claim 2 wherein the gas in the region of the at least one outlet opening (20) has a temperature of at least 150 ° C, preferably at least 250 ° C; and / or an absolute humidity of at least 4 g water / kg air, preferably at least 14 g water / kg air.

Method according to one of the preceding claims, wherein the functional layer (41) has means for increasing the thermal conductivity, such as in particular low-melting polyolefins and / or metal particles.

Method according to one of the preceding claims, wherein the volume flow of the gas can be regulated.

Method according to one of the preceding claims, wherein the water content in the gas can be regulated.

Method according to one of the preceding claims, wherein the functional layer (41) is essentially free of absorbers for laser light or other radiation sources.

Method according to one of the preceding claims, wherein the gas (6) supplied to the coating material (4) is at least partially recuperated and at least indirectly, in particular via a heat exchanger (30), is used to heat the supplied gas flow or the supplied water.

Device (10) for activating a functional layer (4 ') of a coating material (4), which has: at least one outlet opening (20) for supplying a heated gas (6) to the functional layer (4 '), and at least one gas source (22) for providing the heated gas (6) to the at least one outlet opening (20), wherein the gas source (22) is designed such that a provided gas, which is preferably air, is enriched with water and heated.

Device (10) after Claim 9 wherein the gas source (22) has an evaporator which is designed to convert liquid water into a vaporous state and thus to enrich the gas in the gas source (22) with it.

Device (10) after Claim 9 or 10 , wherein the device is configured with a method according to one of Claims 1 to 8th to be used.

Device according to one of the preceding claims, wherein a unit for regulating the volume flow is arranged in or on the device.

Device according to one of the preceding claims, wherein an ice spray nozzle for adding water is integrated and or a mixing valve for regulating the air and water proportions is included.

Device according to one of the preceding claims, wherein a heat exchanger for recovering heat energy from the used gas is included in the supplied gas or water, and the heat exchanger preferably has a condensate separator.

Device according to one of the preceding claims, a superordinate control setting the optimum thermal energy in each case at the gas outlet opening (20).

Device according to one of the preceding claims, wherein the device has at least one sensor, which is in particular a humidity sensor, temperature sensor, pressure sensor and / or a volume flow sensor and this is at least one sensor in particular on the gas outlet opening (20), on the gas supply or are included on the water supply to regulate the optimal temperature at the working point.

Device according to Claim 16 , wherein the device is designed to provide status data of the to transfer at least one sensor to an external database / cloud.