DE3815159A1 - Vorrichtung zum auftrag von vorgeschmolzenen polyurethan-klebstoffen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Auftrag von vorgeschmolzenen Polyurethan-Klebstoffen auf Flächen, insbesondere auf die Schnittkanten von Blättern.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, daß Polyurethan-Klebstoffe sich zum Verbinden verschiedener Materialien, insbesondere von Papier eignen. Entsprechende Verfahren sind in den DE-PS 29 31 125, DE-PS 29 19 931 und der DE-OS 23 58 957 beschrieben. Polyurethan-Klebstoffe sind zwar sehr viel teurer, als die herkömmlichen, insbesondere in der Buchbinderei verwendeten Klebstoffe. Ihre Vorteile liegen aber in der größeren Wärmefestigkeit und der Beständigkeit gegen Weichmacherwanderungen. Die Festigkeitswerte der Polyurethan-Klebstoffe sind 50 bis 100% besser als die herkömmlicher Materialien. Hinzu kommt, daß mit Polyurethan-Klebstoffen nicht nur Papier sondern auch Kunststoffe, insbesondere Niederdruckpolyethylene verklebt werden können. Ebenso eignen sich die Polyurethan-Klebstoffe für beschichtete Papiere und für das Verbinden von mit Kreide belegten Papierrändern. Durch die Verwendung von Polyurethan-Klebstoffen kann auch die für die Verbindung von Kunstdruckpapier übliche Fadenheftung unterbleiben. Ebenso können die Polyurethan-Klebstoffe für Papiere mit Mattdruck eingesetzt werden. Besondere Vorteile weisen die Polyurethan-Klebstoffe überall dort auf, wo das beklebte Material Dauerbelastungen standhalten muß.

Polyurethan birgt jedoch bei der Verarbeitung einige Schwierigkeiten in sich, die bei dem bisher insbesondere in der Buchbinderei verwendeten Klebstoffen nicht auftraten. Bei dem Einsatz der Leimbecken müssen völlig andere Viskositätsverhältnisse und ein anderes chemisches Verhalten des Klebstoffes berücksichtigt werden. Polyurethane vernetzen nämlich unter Einfluß der Luftfeuchtigkeit und des im Klebstoff vorhandenen Wassers irreversibel. Nach Beendigung der Arbeit und Abkühlen des Leimbeckens bildet sich infolgedessen ein dichter ausgehärteter Polyurethanfilm auf der Badoberfläche. Wie bei allen Duroplasten ist ein Wiederaufschmelzen nicht möglich. Die bisher für die Thermoplaste verwendeten Leimbecken sind daher für Polyurethan-Klebstoffe nicht anwendbar. Insbesondere sind solche Vorrichtungen ungeeignet, bei denen die Gelenke und beweglichen Teile so angebracht sind, daß sie in den flüssigen Klebstoff eintauchen.

Aus dem Stand der Technik sind Leimbecken für Dispersionsklebstoffe bekannt. Diese Becken weisen in der Regel keine konische Form auf, besitzen keine Wärmeleitflächen und keine Beckenheizung. Die Abstreifer für die Leimwalzen umfassen den Walzenmantel nur kurz und reichen nicht bis zur Welle der Leimwalze. Für die Einstellung der Leimdicke werden im allgemeinen Abstreifer aus Blech eingesetzt. Ferner sind Leimwerke für "Hotmelt"-Klebstoffe auf thermoplastischer Basis bekannt. Auch diese Leimbecken weisen keine konische Form auf. Im Normalfall besitzen sie eine Bodenablaßvorrichtung, durch die der aufgeschmolzene Leim abgelassen werden kann. Die Wärmeleitflächen der "Hotmelt"-Klebstoffe sind nicht konisch ausgeformt und können in unmittelbarer Nähe der Leimwalzen liegen. Die Leimwalzen haben einen kleinen Durchmesser, da die Lagerung der Walzen im Becken untergebracht ist. Das hat zur Folge, daß die Walzen dicht unter der Leimoberfläche angebracht sind. Durch die große Eintauchtiefe der kleinen Leimwalzen ist auch eine Leimwalzenheizung nicht erforderlich. Ebensowenig sind seitliche Abstreifer erforderlich.

Die Anlagen nach dem Stand der Technik sind für Polyurethan-Klebstoffe ungeeignet, da ihre Reinigung äußerst schwierig ist und die einmal festgewordenen Polyurethan-Klebstoffe nicht mehr aufschmelzbar sind. Denn hierfür wäre unerläßliche Voraussetzung, daß die Vorrichtung möglichst wenig Ecken und Nischen, in denen sich Leim festsetzen kann, aufweist und daß sich das Leimwerk schnell demontieren läßt. Diese Konstruktions­ aufgaben stellen sich nach dem bisherigen Stand der Technik nicht, da bisher keine Polyurethan-Klebstoffe eingesetzt wurden. Ebenso ist es erstrebenswert, daß möglichst wenig Teile mit Polyurethan-Klebstoffen in Berührung kommen, da einmal verfestigtes Polyurethan sich nur schwer entfernen läßt.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die sich für den Auftrag von Polyurethan-Klebstoffen eignet, ohne das die geschilderten Schwierigkeiten auftreten.

Gegenstand der Erfindung ist infolgedessen eine Vorrichtung zum Auftrag von vorgeschmolzenen Polyurethan-Klebstoffen auf Flächen, insbesondere zum Verbinden der Schnittflächen übereinanderliegender Blätter. Die Vorrichtung besteht aus einem Grundgestell, einem Leimbecken mit Bodenheizung, einer Leimwalze mit Welle und Heizung, einem Leimwalzenabstreifer und einem Spinner mit Antrieb, Heizung, Abstreifer und Verstellung. Am Grundgestell sind teilbare Lager der Leimwalzenwelle und alle Befestigungen der übrigen Baugruppen sowie die elektrische Temperaturregeleinheit angebracht.

Das Leimbecken ist innen konisch aufgestaltet, so daß sich alle hart gewordenen Polyurethanreste mechanisch entfernen lassen, ohne daß in den Ecken Reste verbleiben. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, die unter dem ausgehärteten Polyurethanfilm liegende Leimmenge, die noch nicht oder nur wenig mit Feuchtigkeit in Berührung gekommen ist, wieder aufzuschmelzen und im Anschluß daran die Polyurethanreste zu entfernen. Das Leimbecken ist mit einer Bodenheizung versehen, die sich zwischen 120 und 190°C stufenlos einstellen läßt. Am Boden sind zusätzliche Rippen angebracht, durch die die Kontaktfläche von der beheizten Fläche zum Leim vergrößert wird. Diese Rippen dienen gleichzeitig als Strömungsleitflächen. Das Leimbecken enthält vorzugsweise eine Beschichtung, durch die ein festes Anbacken des Polyurethan-Klebstoffes verhindert wird. Ferner läßt sich das Becken mit wenigen Handgriffen aus der Maschine nehmen und von allen beweglichen Teilen trennen.

Die Leimwalze der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im Durchmesser so bemessen, daß sich Welle und Lagerstellen oberhalb der Leimflüssigkeit befinden, so daß kein Leim in die Lager eindringen kann und Verschmutzungs- und Reinigungsprobleme vermieden werden. Das heißt, der Radius der Leimwalze muß mindestens der Tiefe des Leimbeckens entsprechen. Im Inneren der Walze befindet sich eine Heizung, deren Temperatur stufenlos eingestellt werden kann. Die Heizung ist vorzugsweise so ausgelegt, daß eine Temperatur zwischen 120 und 190°C eingestellt werden kann. Eine Beheizung ist vor allem deshalb notwendig, weil durch die Größe der Walze und die geringe Eintauchtiefe im Leim die oberhalb der Leimflüssigkeit an die Umgebung abgegebene Wärme ausgeglichen werden muß. Anderenfalls käme es in dem geschmolzenen Polyurethan-Klebstoff zu der Ausbildung eines unerwünschten Temperaturgradienten. Auch die Auftragswalze ist mit Material beschichtet, das ein festes Anbacken des Polyurethan-Klebstoffes verhindert.

An der Leimwalze ist ein Abstreifer angebracht, der mittig eine u-förmige Aussparung aufweist, die der Form der Leimwalze angepaßt ist, so daß dieser an der Auftragsfläche und den seitlichen Flächen der Leimwalze stramm anliegt. Die an den Seiten der Leimwalze anliegenden Abstreichflächen sind nach unten abgeknickt und reichen bis unter die Welle, damit auch bei schnell laufenden Maschinen kein abgestrichener Leim an der Welle entlangwandern kann. Um die Beschichtung der Leimwalze nicht zu beschädigen, sind die Abstreichflächen aus Polytetrafluorethylen oder Polyperfluorethylenpropylen gefertigt. Diese Stoffe sind im Handel unter der Bezeichnung Teflon® erhältlich.

Zum Abrackeln des überschüssigen Leims und der Einstellung der Leimstärke auf der mit Leim beaufschlagten Fläche ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Spinner angebracht. Dieser ist außerhalb des Grundgestells aufgebaut, so daß auch hier möglichst wenig Teile mit dem Polyurethan-Klebstoff in Berührung kommen. Der Spinner ist mit einer Innenheizung versehen und höhenverstellbar. Zum Spinner gehört ein Abstreifer, der an beiden Außenkanten seitliche Abstreiferflächen hat, die dem Radius des Spinners angepaßt sind. Dies wird dadurch erreicht, daß die seitlichen Abstreiferflächen Aussparungen aufweisen, die formschlüssig auf die Rundung des Spinners abgestimmt sind. Die seitlichen Abstreiferflächen verhindern bei schnell laufender Maschine, daß der abgestreifte Leim seitlich auf den Spinner wandert. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion wird erreicht, daß der Leim ausschließlich in das Leimbecken zurückströmt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Aufbringen von Polyurethan-Klebstoffen auf Flächen, insbesondere auf die Schnittkanten übereinander liegender Flächen. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß Leim außerhalb des Leimbeckens bei einer Temperatur angeschmolzen, die 5 bis 10°C unter der Auftragstemperatur liegt, über einen beheizten Schlauch in das Leimbecken gepumpt, im Leimbecken auf Auftragstemperatur geheizt und die mit Leim zu beaufschlagende Fläche über die Walze geführt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die mit Leim zu beaufschlagende Fläche vorzugsweise in Drehrichtung über die Leimwalze geführt. Die Geschwindigkeiten der Leimwalze und die Vorschubgeschwindigkeit der zu beaufschlagenden Fläche sind synchronisiert. Das Aufheizen auf die Auftragstemperatur geschieht durch die Bodenheizung des Leimbeckens und die Heizung der Leimwalze. Die bevorzugte Auftragstemperatur liegt bei 120 bis 190°C.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich vorzugsweise für den Auftrag von Polyurethan-Klebstoffen auf Papier und Buchblocks. Sie sind jedoch auch für den Auftrag auf andere Flächen anwendbar. Insbesondere können erfindungsgemäß Polyurethan-Klebstoffe auf Kunststoffe, insbesondere Niederdruckpolyethylene aufgetragen werden. Besonders vorteilhaft sind die Vorrichtungen und das Verfahren gemäß der Erfindung beim Verkleben beschichteter Papiere, Kunst- und Bilderdruckpapiere, glänzend oder matt vollflächig bedruckt. Ebenso sind Anwendungen für die Herstellung von Produkten denkbar, die hohen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt sind. Dies gilt beispielsweise für Autoatlanten, die ständig im Auto liegen und hier großen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind. Durch die ständige Benutzung müssen diese auch hohen mechanischen Beanspruchungen standhalten.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Gesamtanlage in einer Schnittzeichnung.

Fig. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht das erfindungsgemäße Grundgestell.

Fig. 3 zeigt in perspektivischer Ansicht das erfindungsgemäße Leimbecken.

Fig. 4 zeigt in perspektivischer Ansicht die erfindungsgemäße Leimwalze mit Welle und Heizung.

Fig. 5 zeigt in perspektivischer Ansicht den erfindungsgemäßen Leimabstreifer.

Fig. 6 zeigt in perspektivischer Ansicht den erfindungsgemäßen Spinner mit Antrieb, Heizung, Abstreifer und Höhenverstellung.

Die Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus dem Grundgestell 1, dem Leimbecken 2 mit der Bodenheizung 2 a, der Leimwalze 3 mit Welle 3 a und Heizung 3 b, dem Leimwalzenabstreifer 4, dem Spinner 5 mit Antrieb, Heizung 6 c und Abstreifer 6. Am Boden des konisch ausgestalteten Leimbeckens 2 sind zusätzliche Rippen 7 angebracht, durch die die Kontaktfläche von der beheizten Fläche zum Leim vergrößert wird. Die Leimwalze 3 ist so bemessen, daß sich Welle und Lagerstellen über der Leimflüssigkeit Oberfläche 5 a befinden. Im Innern befindet sich die stufenlos einstellbare Heizung 3 b. An der Walze ist der Abstreifer 4 angebracht. An den Seiten der Leimwalze 3 liegen die seitlichen Abstreiferflächen 9 an. Diese sind so nach unten abgeknickt, daß sie bis unter die Welle 3 a reichen. Zum abrackeln des überschüssigen Leims und der Einstellung der Leimstärke auf der mit Leim beaufschlagten Fläche dient der Spinner 5. Der Spinner ist mit einer Heizung 6 c und einem Abstreifer 6 versehen. An den beiden Außenkanten hat der Abstreifer 6 seitliche Abstreiferflächen 11. Diese weisen Aussparungen 12 auf, die formschlüssig auf die Rundung des Spinners 5 abgestimmt sind.

Das in Fig. 2 dargestellte Grundgestell 1 weist teilbare Lager 1 a für die Leimwalzenwelle auf. Auf diesem Grundgestell befinden sich auch alle Befestigungen für das Leimbecken 2, die Leimwalze 3, dem Leimwalzenabstreifer 4 und den Spinner 5. Diese Befestigungen sind in der perspektivischen Ansicht nicht dargestellt.

Fig. 3 zeigt das Leimbecken 2. An seinem Boden sind die Rippen 7 angebracht, die als zusätzliche Wärme- und Strömungsleitflächen dienen. An den Seitenwänden sind Aussparungen 7 a für die Welle der Auftragswalze und 7 b für den Abstreifer der Leimwalze angebracht. Nicht dargestellt ist in Fig. 2 die temperaturgeregelte Bodenheizung.

Die in Fig. 4 dargestellte erfindungsgemäße Auftragswalze 3 ist auf einer Welle 3 a angebracht. An dem Ende der Welle befindet sich eine Bohrung für die Anbringung der Leimwalzenheizung 3 b. Der Durchmesser der Walze ist so groß bemessen, daß sich Welle 3 a und Lagerstellen oberhalb des Leimfüllstandes im Leimbecken 2 befinden. In Fig. 4 ist auch die Heizung dargestellt, die sich bei Produktion im inneren der Walze befindet.

Der in Fig. 5 dargestellte Abstreifer 4 ist auf einer beweglichen Welle 4 a angebracht. Die Aussparung 8 entspricht in ihrer Breite der Breite der Leimwalze 3. Die Länge der seitlichen Abstreifflächen 9 ist so bemessen, daß sie bis unter die Welle 3 a der Auftragswalze reichen. Das heißt die Länge der Seitenflächen 9 ist größer als der Radius der Leimwalze 3. Im Gegensatz zu den bisher verwendeten Abstreifern sind die Abstreifflächen aus massivem Polytetrafluorethylen oder Polyperfluorethylenpropylen (Teflon®) gefertigt. Eine Abstreiffläche aus Metall wäre erfindungsgemäß nicht geeignet, da ansonsten die Beschichtung der Auftragswalze beschädigt werden würde.

Der in Fig. 6 dargestellte Spinner 5 ist auf einer Welle 6 a gelagert. Zu dem Spinner 5 gehört ein Abstreifer 6. Diese Bauteile sind auf den Wellen 6 a und 6 b gelagert. Der Abstreifer ist mit Seitenflächen 11 versehen, die an der an den Spinner 5 angrenzenden Seite mit Aussparungen 12 versehen sind, die der äußeren Form des Spinners 5 formschlüssig angepaßt sind. Die seitlichen Abstreiferflächen 11 sorgen dafür, daß der Leim ausschließlich in dam Leimbecken 2 zurücktropft und nicht seitlich auf dem Spinner 5 und der Welle 6 a des Spinners wandert. Der Spinner 5 ist erforderlich, um den sehr dickflüssigen, zu stark aufgetragenen Leim unter dem Buchrücken auf die gewünschte Leimstärke zu reduzieren.

Alle Teile der dargestellten Vorrichtung, die mit Leim in Berührung kommen, sind mit Polytetrafluorethylen oder Polyperfluorethylenpropylen beschichtet. Hierzu zählen insbesondere die Innenflächen des Leimbeckens 2, die Rippen 7, die Leimwalze 3, der Leimwalzenabstreifer 4, der Spinner 5 und der dazugehörige Abstreifer 6.

Claims (18)

1. Vorrichtung zum Auftrag von vorgeschmolzenen Polyurethan-Klebstoffen auf Flächen, insbesondere zum Verbinden der Schnittkanten von Blättern, bzw. Bogenteilen in schnellaufenden Klebebindeanlagen bestehend aus einem

• a) einem Grundgestell (1),
• b) einem Leimbecken (2) mit Bodenheizung (2 a),
• c) einer Leimwalze (3) mit Welle (3 a) und Heizung (3 b),
• d) Leimwalzenabstreifer (4),
• e) Spinner (5) mit Antrieb, Heizung (6 c), Abstreifer (6) und Verstellvorrichtung.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leimbecken (2) konisch ausgestaltet ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leimbecken keine Kanten und Erhöhungen besitzt, die die Entnahme des erstarrten Leimblocks behindern.

4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Leimbecken (2) mit einer Bodenheizung (2 a) versehen ist, die zwischen 120 und 190°C stufenlos geregelt werden kann.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Leimbecken (2) mit Rippen (7) versehen ist, die als zusätzliche Wärme- und Strömungsleitflächen dienen.

6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leimwalze (3) im Durchmesser so bemessen ist, daß sich die Welle (3 a) und die Lagerstellen oberhalb der Leimflüssigkeit im Leimbecken (2) befinden.

7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Leimwalze (3) eine Heizung angeordnet ist, deren Temperatur zwischen 120 und 190°C stufenlos geregelt werden kann.

8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Leimwalzenabstreifer (4) mittig eine u-förmige Aussparung (8) aufweist, die der Form der Leimwalze (3) entspricht.

9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei durch die u-förmige Aussparung (8) entstehenden seitlichen schmalen Abstreifflächen (9, 10) nach unten abgeknickt sind und bis unter die Welle (3 a) reichen.

10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstreifer (4) vollständig aus Polytetrafluorethylen oder Polyperfluorethylenpropylen besteht.

11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an den Seitenflächen (11) des Abstreifers (6) des Spinners (5) Begrenzungsflächen angebracht sind, die an der an den Spinner (5) angrenzenden Seite Aussparungen (12) aufweisen, die an den Spinner (5) formschlüssig angepaßt sind.

12. Verfahren zum Aufbringen von Polyurethan-Klebstoffen auf Flächen, insbesondere zum Verbinden der Schnittkanten übereinander angeordneter Blätter, dadurch gekennzeichnet, daß der Leim

• a) außerhalb des Leimbeckens angeschmolzen wird,
• b) bei einer Temperatur, die 5 bis 10°C unter der Auftragstemperatur liegt, über einem beheizten Schlauch in das Leimbecken gepumpt wird,
• c) im Leimbecken auf Auftragstemperatur geheizt wird und
• d) auf die zu beaufschlagende Fläche aufgebracht wird, indem diese über die Leimwalze (3) geführt wird.

13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beaufschlagende Fläche in Drehrichtung der Leimwalze über diese geführt wird.

14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit der zu beaufschlagenden Fläche der Geschwindigkeit der Leimwalze (3) entspricht.

15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufheizen auf Auftragstemperatur durch die Heizung der Leimwalze (3) und die Bodenheizung des Leimbeckens (2) erfolgt.

16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragstemperatur 120 bis 190°C beträgt.

17. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 für den Auftrag von Polyurethan-Klebstoffen auf die Schnittkanten von Papier- und Buchblocks.

18. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 für den Auftrag von Polyurethan-Klebstoffen auf Kunststoffe, insbesondere Niederdruckpolyethylen.