DE2163013C3 - Vorrichtung zum Auftragen eines härtbaren Klebstoffes auf eine Folienbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen eines härtbaren lösungsmittelfreien Klebstoffes aus wenigstens zwei Komponenten auf eine mindestens 30 cm breite Folienbahn insbesondere aus Kunststoff, für das Herstellen einer Verbundbahn, mit einer Mischeinrichtung zum Mischen der Komponenten des Klebstoffes, mit einer Zuführeinrichtung für den gemischten Klebstoff zwischen eine Verteileinrichtung für die Folienbahn.

Solche Verbundbahnen werden als Verpackungsfolien verwendet. Sie werden durch Verbinden von mindestens einem Film, vorzugsweise aus Kunststoff, mit mindestens einem Film aus einem anderen Werkstoff, z. B. aus Kunststoff, Metall, Papier oder Textil, mit einem Klebstoff erhalten.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll ein reaktionsfähiger, lösungsmittelfreier Klebstoff gleichförmig in einer Dicke von nur 0,5 bis 5 μηι auf eine Folienbahn aus Kunststoff aufgetragen werden, wonach diese dann gegen eine andere Folie aus beliebigem Werkstoff geklebt werden kann.

Zur Zeit werden Verbundbahnen hergestellt, indem man vorzugsweise Klebstoff»: mit Lösungsmittel verwendet. Durch das Lösungsmittel kann die Viskosität des Klebstoffes und dessen aufzubringende Menge eingestellt werden, jedoch hat das Arbeiten mit Lösungsmitteln auch Nachteile. So sind kostspielige Einrichtungen vorzusehen, um eine Gesundheitsschädigung des Personals durch die Lösungsmitteldämpfe und jegliche Feuersgefahr zu verhindern. Außerdem erfordert die Benutzung eines Lösungsmittels für die Klebstoffherstellung mehrere Arbeitsstufen, wie das Auflösen des Klebstoffes in dem Lösungsmittel, das innige Vermischen der Bestandteile und schließlich das Beseitigen des Lösungsmittels, vorzugsweise in einem Ofen, bevor sich die Bindung der Verbundbahn ergibt Bei diesen Maßnahmen geht das Lösungsmittel entweder verloren, oder es muß so weit wie möglich wiedergewonnen werden, was ebenfalls kostspielige Einrichtungen voraussetzt Ein anderer Nachteil besteht darin, daß die aktive Lebensdauer des Klebstoffes in seiner einsatzfertigen Form beschränkt ist, wobei diese Dauer umgekehrt proportional der Reaktionsfähigkeit seiner Bestandteile ist. Beim Anhalten der Maschine zur Herstellung der Verbundbahn ist der Klebstoff, welcher sich noch in den Vorratswannen befindet, verloren, weil seine Reaktivitätsdauer (Topfzeit) zu beschränkt ist.

schränkt ist.

Klebstoffe ohne Lösungsmittel würden alle Nachteile, welche mit dem Gebrauch von Lösungsmitteln verbunden sind, beseitigen. Lösungsmittelfreie Klebstoffe sind jedoch nachteilig für die Herstellung von Verbundbahnen insofern, weil das anfängliche Klebvermögen des lösungsmittelfreien Klebstoffes sehr gering ist, da die Polymerisation bzw. die Polyaddition seiner Bestandteile erst dann beginnt, wenn der Klebstoff auf die Folie der herzustellenden Verbundbahn aufgebracht wird und da infolgedessen das Klebvermögen, welches von der Polymerisation bzw. der Polyaddition abhängig ist, erst nach Ablauf einer gewissen Zeit erworben wird, welche von einigen Minuten bis zu mehreren Stunden schwanken kann. Zudem ist ein relativ niedriges Anfangsmolekulargewicht des Klebstoffs ohne Lösungsmittel notwendig, damit das System nicht eine zu hohe Viskosität erreicht, welche das Auftragen des Klebstoffes auf die Folie erschwert, zumal die Dicke der sehr dünnen Klebstoffschicht im allgemeinen nur 0,5 bis 5 μπι beträgt.

Die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu verwendenden lösungsmittelfreien Klebstoffe schließen insbesondere die wäßrigen Leime in Dispersion, Lösung oder Emulsion aus, ebenso wie die Leime, welche von einem natürlichen oder synthetischen Harz in Dispersion, Lösung oder Emulsion in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel gebildet werden. Ein typischer Vertreter eines Klebstoffes ohne Lösungsmittel, welchen man vorzugsweise benutzt, besteht aus zwei oder mehreren reagierenden Bestandteilen, wobei die Bestandteile untereinander in situ unter Bildung eines vernetzten polymeren Klebstoffs reagie~en. Beispiele dieser Klebstoffart sind ein hydroxylierter Polyester oder Polyäther, welchen man mit einem Di- oder Polyisocyanat umsetzen läßt, und ein Epoxyharz, welches man mit einer Verbindung umsetzen läßt, welche mindestens zwei aktive Wasserstoffatome enthält.

Aus der GB-PS 11 58 740 ist es bekannt, einen lösungsmittelfreien Klebstoff mittels einer als Druckwalze ausgebildeten Auftragswalze auf eine Kunststofffolie aufzutragen, aber die dort offenbarte Vorrichtung soll insbesondere Klebstoffstreifen auf die Kunststoffolie zwecks Herstellung von Beuteln auftragen, ermöglicht jedoch nicht das Herstellen von Verbundbahnen. Die Auftragswalze und die Gegenwalze in der Vorrichtung gemäß der GB-PS Il 58 740 müssen aus Metall sein, weil jede von ihnen eine innere Heizung besitzt und daher gute Wärmeleitfähigkeit haben muß.

(Ss Da die Auftragswalze eine andere Umlaufgeschwindigkeit haben soll als die Übertragungswalze und diese eine andere Umlaufgeschwindigkeit als die Dosierwalze, um durch Scherkräfte aiten Klebstoff von den Walzen

abzunehmen, sind bei einer Dimensionsvergrößerung der Vorrichtung gemäß GB-PS 11 58 740 für das Herstellen breiterer Verbundbahnen und bei Annäherung der Übertragungswalze an die Dosbrwalze zur Erzielung eines dünnen Klebstoffilms erhebliche Reibungen zu befürchten. Außerdem hat der Umstand, daß die bekannte Vorrichtung eine Druckwalze umfaßt, zur Folge, daß es dort immer eine Mischung aus frischem und altem Klebstoff geben wird, weil allmählich die Vertiefungen in der Druckwalze sich mit erhärtetem Klebstoff füllen werden, was nach Ablauf einer gewissen Betriebszeit das Ankleben der Kunststoffolie an der Druckwalze hervorrufen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mittels der im wesentlichen die Gesamtheit des auf das Klebstoffauftragssystem gespeisten Klebstoffs entfernt und in seiner Gesamtheit auf die zu überziehende Folienbahn übertragen werden kann.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Übertragungswalze für den Klebstoff eine Mantelschicht aus einem elastischen Werkstoff aufweist und daß die Antriebseinrichtung für die Folienbahn mit einer gegenüber der Umfangsgeschwindigkeit der Übertragungswalze 10 bis 50mal höheren Geschwindigkeit antreibbar ist.

Grundsätzlich sind Walzen, die eine Mantelschicht aus einem elastischen Werkstoff aufweisen zum Auftragen von Klebstoff bekannt (siehe z. B. GB-PS 1102 817). Für dieses Merkmal wird jedoch kein selbständiger Schutz beansprucht.

Die kontinuierliche innige Mischung aus den Bestandteilen des lösungsmittelfreien Klebstoffs wird in einem Verteilerkopf erzeugt, welcher keinen Teil der Erfindung bildet. Der Verteilerkopf liefert den Klebstoff auf die Vorrichtung der Erfindung zwischen einem Vordosierelement und der Übertragungswalze mit elastischer Oberfläche. Gemäß der Breite der Folienbahn kann man einen oder mehrere Verteilerköpfe, verteilt über die ganze Breite des Vordosierelements, vorsehen, oder aber auch einen einzigen schwingenden Verteilerkopf, welcher periodisch den Klebstoff über die ganze Breite des Vordosierelements ablagert. Um ein seitliches Überfließen des Klebstoffs über das Vordosierelement und die Übertragungswalze mit elastischer Oberfläche hinaus zu vermeiden, sieht man seitliche Ränder vor, welche in der Breite als Funktion der Breite aufzubringenden Klebstoffschicht einstellbar sind.

Das Vordosierelement besteht aus starrem Material, vorzugsweise aus Metall. Er kann fest oder drehbar sein. Wenn fest, kann er aus einer Rakel, einem fest angeordneten Zylinder oder einer ähnlichen Einrichtung bestehen. Wenn drehbar, besteht er aus einer Walze, deren Rotationsgeschwindigkeit verschieden von der Rotationsgeschwindigkeit der Übertragungswalze mit elastischer Oberfläche ist. Ob fest oder rotierend, das Vordosierelement stützt sich auf die Übertragungswalze mit elastischer Oberfläche derart ab, daß eine Klebstoffschicht von 5 bis 50 μηι Dicke auf der Oberfläche der letzteren gebildet wird.

Die Übertragungswalze mit elastischer Oberfläche r>o wird von einem metallischen Zylinder gebildet, dessen Oberfläche mit einem Überzug aus natürlichem oder synthetischen Kautschuk versehen ist, welcher der gegebenenfalls korrodierenden Einwirkung des angewendeten lösungsmittelfreien Klebstoffs widersteht. Die Dicke der elastischen Schicht soll ausreichend sein, um eine weiche Berührung mit dem Vordosierelement icherzüsieüen.

Die Schicht aus dem lösungsmittelfreien Klebstoff, weiche sich auf der Übertragungswalze mit elastischer Oberfläche befindet kann direkt auf die Folienbahn übertragen werden oder auch indirekt mittels einer rotierenden Zwischenwalze aus starrem Material mit glatter Oberfläche, beispielsweise aus Metall, welche zwischen der Übertragungswalze und der zu überziehenden Folienbahn angeordnet ist und deren Umlaufgeschwindigkeit mindestens zehnmal größer ist als diejenige der Übertragungswalze. Infolge dieses großen Unterschiedes der Umlaufgeschwindigkeiten nimmt die Zwischenwalze den Klebstoff vollständig von der elastischen Oberfläche der Übertragungswalze ab. Ebenso besitzt die zu überziehende Folienbahn, welche in Berührung mit dieser Zwischenwalze gelangt, eine gleiche oder etwas höhere Verschiebegeschwindigkeit als die Umlaufgeschwindigkeit der rotierenden Zwischenwalze, um hierdurch vollständig den sich auf deren Oberfläche befindlichen Klebstoff abzunehmen. Man kann eine Gegenwalze vorsehen, vorzugsweise mit elastischer Oberfläche, um den Kontakt zwischen der Folienbahn und der rotierenden Zwischen walze zu verstärken.

Im Falle einer indirekten Übertragung des Klebstoffs wird die Gegenwalze eine Umlaufgeschwindigkeit gleich oder vorzugsweise ein wenig höher als diejenige der rotierenden Zwischenwalze besitzen.

Bei einer direkten Übertragung des Klebstoffes werden dagegen die Umlaufgeschwindigkeit der Gegenwalze und diejenige der Übertragungswalze mit elastischer Oberfläche in einem Verhältnis von 10/1 bis 50/1, vorzugsweise von 10/1 bis 15/1 sein.

Wesentlich für die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß das Verhältnis zwischen der Umlaufgeschwindigkeit der Übertragungswalze mit elastischer Oberfläche und der linearen Verschiebegeschwindigkeit der zu überziehenden Folienbahn mindestens 1 :10 (bei direkter Übertragung) ist, oder dieses gleiche Verhältnis von mindestens 1:10 muß zwischen der Umlaufgeschwindigkeit der Übertragungswalze mit elastischer Oberfläche und der Geschwindigkeit der rotierenden Zwischenwalze bestehen, welche den Klebstoff auf die zu überziehende Folienbahn überträgt, wenn diese Folienbahn eine Verschiebegeschwindigkeit gleich oder etwas höher als diejenige der rotierenden Zwischenwalze (bei indirekter Übertragung) besitzt.

In der Zeichnung sind sechs Ausführungsbeispiele der Vorrichtung zum Auftragen eines Klebstoffes schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung in raumbildlicher Darstellung, mit einem feststehenden Vordosierelement,

F i g. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, mit einem fest angeordneten walzenförmigen Vordosierelement,

Fig.3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, mit einem rotierenden Vordosierelement,

F i g. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, mit einem feststehenden Vordosierelement und einer Gegenwalze,

F i g. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, mit einer Zwischenwalze zwischen der Übertragungswalze und der zu überziehenden Folienbahn,

F i g. 6 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung in perspektivischer Ansicht, mit einer Zwischenwalze und einer Gegenwalze.

In der Vorrichtung gemäß F i g. 1 wird eine rollenbahn ί mitteis einer Walze 2 und einer w'aize λ

derart geführt, daß sie sich auf einer eine nicht dargestellten Mantelschicht aus einem elastischen Werkstoff aufweisenden, rotierenden Übertragungswalze 4 abstützt. Ein lösungsmittelfreier Klebstoff wird eingespeist über eine Leitung 5, welche über die ganze Breite eines Vordosierelements 6 mündet, dessen Abstand in Bezug auf die rotierende Übertragungswalze 4 ein solcher ist, daß sich auf dem letzteren eine Klebstoffschicht von einer Dicke von 10 bis 25 μιτι ablagert. Die Verschiebegeschwindigkeit der Folienbahn 1 und die Umlaufgeschwindigkeit der rotierenden Übertragungswalze 4 stehen in einem Verhältnis von 10:1. Die Folienbahn 1, welche auf diese Weise mit dem Klebstoff überzogen ist, wird unmittelbar danach mit einer Folie 7 zu einer Verbundbahn 8 verklebt.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 besteht das Vordosierelement 6 aus einem fest angeordneten Zylinder 6. Die Einspeisung des Klebstoffs erfolgt an der mit einem Pfeil 10 markierten Stelle, welche einen Verteilerkopf bezeichnen soll, welcher den Klebstoff über die ganze Breite des Vordosierelements 6 verteilt.

In F i g. 3 besteht das Vordosierelement 6 aus einem rotierenden Zylinder aus Metall mit glatter Oberfläche, dessen Umfangsgeschwindigkeit verschieden von derjenigen der Übertragungswalze 4 mit elastischer Oberfläche ist.

Fig. 4 ist ähnlich Fig. 2 mit dem Unterschied, daß eine Gegenwalze 11 vorgesehen ist, welche die Folienbahn 1 gegen die rotierende Übertragungswalze 4 mit elastischer Oberfläche drückt. Die Pfeile zeigen an, daß die Folienbahn 1 sich in gleichem Sinn oder in umgekehrtem Sinn zur rotierenden Übertragungswalze 4 verschieben kann, wobei das Verhältnis zwischen den Geschwindigkeiten der Folie und der Übertragungswalze4hier gleich 10 : 1 ist.

Fig. 5 besitzt eine Einrichtung, in welcher eine rotierende Zwischenwalze 12 zwischen der Übertragungswalze 4 mit elastischer Oberfläche und der Folienbahn 1 angeordnet ist. Das Verhältnis zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der Übertragungswalze 4 und der Umfangsgeschwindigkeit der Zwischenwalze 12 ist 1:10, während die Verschiebegeschwindigkeit der Folienbahn 1 gleich der Geschwindigkeit der rotierenden Zwischenwalze 12 ist.

In der Vorrichtung gemäß Fig.6 sind Seitenrändei 13 vorgesehen, um das Überfließen des Klebstoffs übei das Vordosierele-nent 6 und die rotierende Übertra gungswalze 4 mit elastischer Oberfläche zu verhindern Überdies ist eine Gegenwalze 11 wie in Fig. ^ vorhanden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Auftragen eines härtbaren lösungsmittelfreien Klebstoffes aus wenigstens zwei Komponenten auf eine mindestens 30 cm breite Folienbahn insbesondere aus Kunststoff, für das Herstellen einer Verbundbahn, mit einer Mischeinrichtung zum Mischen der Komponenten des Klebstoffes, mit einer Zuführeinrichtung für den gemischten Klebstoff zwischen eine Verteileinrichtung und den Umfang einer Übertragungswalze und mit einer Antriebseinrichtung für die Folienbahn, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungswalze (4) für den Klebstoff eine Mantelschicht aus einem elastischen Werkstoff aufweist und daß die Antriebseinrichtung für die Folienbahn (1) mit einer gegenüber der Umfangsgeschwindigkeit der Übertragungswalze (4) 10 bis 50mal höheren Geschwindigkeit antreibbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Übertragungswalze (4) und der Folienbahn (1) eine rotierende Zwischenwalze (12) aus starrem Material und mit glatter Oberfläche angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der von der Übertragungswalze (4) abgewandten Seite der Folienbahn (1) eine rotierende, die Folienbahn (1) an die Übertragungswalze (4) oder an die Zwischenwalze (12) andrückende Gegenwalze (11) angeordnet ist.