DE3879460T2 - Vorrichtung zum kleben von kunststoffolien mit klebstoffverteileinrichtungen. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kleben von Kunststoffolien unter Verwendung eines lösungsmittelfreien Klebstoffs.
• Die Neuheit der Vorrichtung liegt im Klebstoffverteilersystem, das den Klebstoff gleichmäßig und konstant bei jeder Arbeitsgeschwindigkeit der Vorrichtung verteilt.
• Bekannte Vorrichtungen zum Kleben von Kunststoffolien umfassen grundsätzlich eine Folienzuführeinrichtung bestehend aus Abzugswalzen mit geeigneten Spanneinrichtungen, einer Einrichtung zum Auftragen einer Klebstoffschicht auf einer von den zwei Bahnen der Folie, einer Klebeeinrichtung und einer Folienfördereinrichtung.
• Bei dieser Art von Vorrichtung, von der ein Beispiel in Fig. 1 dargestellt ist, verwendet man im allgemeinen einen Klebstoff mit Lösungsmittel.
• In der dargestellten Vorrichtung wird eine Bahn einer Kunststoffolie von einer Abzugswalze 1, die mit geeigneten Spanneinrichtungen 2 versehen ist, zu einer Station 3 geführt, in der bekannte Einrichtungen eine Lage von Lösungsmittel mit Klebstoff auf einer Seite der Folie aufbringen. Die Folie läuft dann über eine Rolleneinheit 4 und sie wird in einen Ofen 5 geführt, in dem das Lösungsmittel verdampft. Aus dem Ofen 5 wird die erste Bahn der Folie zu einer Klebestation 6 geführt, in der sie mit einer zweiten Bahn der Folie verklebt wird, die von einer Abzugswalze 7 abgezogen wird, die identisch mit der Walze 1 ist. Die zwei verklebten Bahnen der Folie werden dann auf einer Aufwickelwalze 8 aufgewickelt. Die für den Klebstoff verwendeten Lösungsmittel sind unglücklicherweise in hohem Maße umweltschädlich, mit dem Ergebnis, daß ihre Verwendung im allgemeinen abnimmt, insbesondere nachdem die Umweltgesetzgebung immer stärker wird.
• In den letzten Jahren wurden Vorrichtungen eingeführt, welche Kunststoffolien mit lösungsmittelfreiem Klebstoff verkleben. Während diese Vorrichtungen beträchtliche Vorteile bieten, da sie eine Umweltverschmutzung und die mit der Verwendung von Lösungsmitteln zusammenhängenden Gefahren vollständig ausschalten, so haben sie doch verschiedene Nachteile, weil die hohe Viskosität dieser Art von Klebstoff es sehr schwierig macht, die exakte Menge gleichmäßig auf die Folie aufzutragen.
• Um eine Vorstellung von den Schwierigkeiten, die auftreten können, zu vermitteln, ist es ausreichend, darauf hinzuweisen, daß die Menge des verwendeten Klebstoffs annähernd 0,8 - 1,5 Gramm pro Quadratmeter Folie beträgt und daß während des Auftragens die Folie sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt, oftmals in der Größenordnung von 5 - 6 Meter pro Sekunde.
• Das Problem, dem sich der technische Experte gegenübersieht, besteht somit darin, eine Vorrichtung zu bauen, welche die exakte Menge von Klebstoff gleichmäßig und ohne Unregelmäßigkeiten aufträgt, während sich die Folie bewegt.
• Verschiedene Systeme wurden für diesen Zweck entwickelt, aber keines löst dieses Problem vollständig. Beispielsweise umfassen einige bekannte Vorrichtungen ein Paar von gegeneinander drehenden Walzen, von denen eine den Klebstoff aus einem Behälter aufnimmt. Der Klebstoff bleibt an der Walzenoberfläche haften und er wird durch ein Einstellen des Abstandes zwischen den Walzen proportioniert. Diese Vorrichtung arbeitet jedoch ungenau, insbesondere wenn minimale Mengen von Klebstoff auf der Oberfläche der Folien verteilt werden müssen.
• Andere Vorrichtungen verwenden eine Stahlwalze mit einer mechanisch bearbeiteten Oberfläche, die eine Anzahl von Zellen aufweist, die sich mit Klebstoff füllen. Eine Rakel, die mit der Walzenoberfläche in Berührung steht, streift überschüssigen Klebstoff ab, so daß die Folie, wenn sie mit der Walze in Berührung kommt, nur den Klebstoff in den Zellen aufnimmt. Auch diese Vorrichtung ist nicht ganz zufriedenstellend, insbesondere weil die Menge des aufzubringenden Klebstoffes von der Größe der Zellen abhängt, so daß die Walze durch eine andere Walze ersetzt werden muß, die Zellen einer anderen Größe aufweist, wenn die Menge des auf der Oberflächeneinheit auf zutragenden Klebstoffs verändert wird.
• Wieder andere Vorrichtungen verwenden eine Stahlwalze, die teilweise in den Klebstoffbehälter eingetaucht ist und in Berührung mit einer Gummiwalze steht, die, wenn sie an die Stahlwalze angedrückt wird, den Klebstoff in einer ausreichend dünnen Schicht verteilt. Auch diese Vorrichtung löst das anstehende Problem nicht vollständig, weil nicht unter allen Arbeitsbedingungen der Vorrichtung gleichbleibende Resultate garantiert werden. Wenn die Walzendrehzahl ansteigt, tendiert die äußere Gummischicht zur Buckelbildung, wodurch die Dicke der Klebstoffschicht, die auf der Walze verbleibt, sich ändert und deshalb auch die Menge des Klebstoffes, der pro Folienoberflächeneinheit verteilt wird.
• In manchen Vorrichtungen wird der Klebstoff zwischen verschiedenen Paaren von Walzen mit abnehmenden Spalten hindurchgeführt. Die Walzen sind auf Trägern montiert, die mit Mikrometereinstelleinrichtungen ausgerüstet sind, und der Abstand zwischen jeder Walze und der nächsten wird durch Komparatoren gemessen. Diese Vorrichtung erfüllt, wie die zuvor beschriebenen, nicht in zufriedenstellendem Maße die Anforderungen, weil es extrem kompliziert und insbesondere schwierig ist, die Präzision der Mikrometereinstellung aufrechtzuerhalten, wenn die Vorrichtungsgeschwindigkeit zunimmt.
• Es ist deshalb ein hoher Bedarf der Industrie für Vorrichtungen vorhanden, die lösungsmittelfreien Klebstoff gleichmäßig auf einer sich mit hoher Geschwindikeit bewegenden Folie verteilen und gleichbleibende Ergebnissse garantieren, insbesondere bei verschiedenen Folienlaufgeschwindigkeiten.
• US-A- 4 363 288 beschreibt eine Vorrichtung zum Beschichten einer Folie mit Klebstoff umfassend
• - ein Paar von gegeneinander drehenden Walzen (9, 19), die zur Aufnahme des Klebstoffs in der Form einer dünnen Schicht von konstanter Dicke ausgelegt sind,
• - eine Verteilerwalze (3), die zum Auftragen des Klebstoffs auf einer Seite der Folie (1) ausgelegt ist, während die Folie durch die Vorrichtung läuft, und
• - Zwischenwalzen (11, 10), die zur Aufnahme des Klebstoffs von den gegeneinander drehenden Walzen (9, 19) ausgelegt sind.
• Diese Erfindung schlägt eine Vorrichtung zum Kleben von Kunststoffolien vor, in der die Verteileinrichtung aus einem Paar von gegeneinanderdrehenden Stahlwalzen besteht, die den Klebstoff aufnehmen, einer Gummiwalze, die mit einer konstanten Kraft gegen eine dieser Walzen angedrückt gehalten wird, und einer Verteilerwalze, die den Klebstoff von dieser Gummiwalze aufnimmt und ihn auf die Folie aufträgt.
• Jede der verschiedenen Walzen bewegt sich mit einer höheren Geschwindigkeit als die vorausgehende in Übereinstimmung mit festgelegten Verhältnissen, um die notwendige Klebstoffverteilung zu gewährleisten.
• Die Erfindung wird im einzelnen anhand eines Beispiels, das nicht als Einschränkung zu sehen ist, unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben, in denen
• Fig. 2 eine Übersichtsdarstellung einer Vorrichtung nach der Erfindung wiedergibt,
• Fig. 3 einen Querschnitt des Klebstoffverteilsystems zeigt,
• Fig. 4 eine Vorderansicht der in Fig. 3 wiedergegebenen Einrichtungen darstellt, und
• Fig. 5 und 6 Einzelheiten der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Einrichtungen zeigen.
• In der Vorrichtung nach der Erfindung wird eine Bahn einer Kunststoffolie, die von einer Abzugswalze 9 geliefert wird, durch Klebstoffverteileinrichtungen (Aufbau 10) geführt und dann zu einer Klebestation 11 geleitet, in der die Folie mit eine Bahn einer Folie verklebt wird, die von einer zweiten Abzugswalze 12 geliefert wird. Die verklebte Folie wird dann auf einer Aufwickelwalze 13 aufgewickelt.
• Die Verteilereinheit besteht aus einem Paar von beheizten, chromplattierten und gegeneinander drehenden Stahlwalzen 14 und 15, einer chromplattierten Stahlverteilerwalze 16 und einer Zwischenwalze 17, die durch ein Paar von pneumatischen Kolben 18 oder dergleichen an den Walzen 15 und 16 angedrückt gehalten wird.
• Die Walze 17 ist auf einem Träger montiert, der der Walze ermöglicht, im Verhältnis zu den benachbarten Walzen 15 und 16 etwas zu schwimmen. Die betreffenden Mechanismen sind in Fig. 5 und 6 dargestellt.
• Jedes Ende der Welle der Walzen 17 ist in einem Lager 22 in einem Tragelement 23 eingesetzt, das wiederum in einem Lager 32 in einem Rahmenteil bzw. einer Schulter der Vorrichtung gleitet. Das Lager 22 ist etwas größer als die Welle der Walze 17, so daß ein Grad von Wellenspiel möglich ist. Jeder Träger 23 ist mit einer Stange 34 eines Kolbens 18 verbunden. Die Stange 34 weist einen gezahnten Abschnitt 35 auf, der mit den entsprechenden Zähnen eines Zahnrades 36 in Eingriff steht, das auch an den Schultern bzw. Rahmenteilen 41 der Vorrichtung beispielsweise unter Verwendung von Lagern 37 angebracht ist.
• Eine Welle 38 verbindet die Zahnräder 36, so daß sie sich miteinander drehen müssen. Dies verursacht, daß sich die Träger 23 der Walze 17 gemeinsam bewegen, mit dem Ergebnis, daß die Walzenachse immer im wesentlichen parallel zu ihrer ursprünglichen Stellung bleibt, ausgenommen das obengenannte leichte Spiel. Daraus ergibt sich, daß die Walze 17 an den benachbarten Walzen 15 und 16 mit einer konstanten elastischen Kraft aufgrund des Druckes angedrückt gehalten wird, der von den Kolben 18 ausgeht, aber etwas schwimmen kann, um automatisch irgendein Spiel oder Dimensionsänderungen der Walzen 15 und 16 zu kompensieren.
• Die Walzen 14, 15 und 17 sind durch bekannte Reduziergetriebe miteinander verbunden, wie z.B. Übersetzungsräder und Schneckenzahnräder, so daß sie sich mit unterschiedlichen Drehzahlen in einem konstanten Verhältnis drehen.
• Die Walze 15 rotiert mit einer höheren Geschwindigkeit als die Walze 14 und die Walze 17 bewegt sich mit einer höheren Geschwindigkeit als die vorausgehenden Walzen.
• Die Walze 15 hat eine festliegende Welle, während die Walze 14 auf einem Träger montiert ist, mittels dem der Abstand zwischen ihr und der Walze 15 eingestellt werden kann. Diese Einstelleinrichtung ist von bekannter Art und sie wird deshalb nicht im einzelnen beschrieben.
• Die Vorrichtung umfaßt auch ein Gravimeter 21, das die Walze 14 exakt in die vorausgehende Stellung zurückstellt, wenn sie sich daraus wegbewegt hat, ohne daß eine Wiedereinstellung erforderlich ist.
• Der Abstand zwischen den Walzen 14 und 15 beträgt einige Hundertstel eines Millimeters.
• Ein beheizter Klebstofftank 19 ist über diesen Walzen angeordnet und ein Sammeltrog 20 ist unter diesen positioniert. Die Walzen 14, 15 und 17 werden durch einen unabhängigen Motor 27 (Fig. 4) angetrieben und die Bewegung von Rollen 28 wird auf die Walzenwellen über Schmidt-Verbindungen 29 übertragen.
• Dieses System überwindet die Probleme aufgrund des Unterschieds in der Größe zwischen dem Antriebsaufbau und den Walzen und eliminiert die Notwendigkeit der Verwendung von Wellen mit Universalgelenken, die die Größe der Vorrichtung beträchtlich vergrößern würden.
• Die Verteilerwalze 16 ist mit dem Hauptmotor der Vorrichtung über ein Rad 30 verbunden.
• Eine freilaufende Gummiantriebswalze 31 ist über der Walze 16 angeordnet und hält die Folie 39 an der Verteilerwalze angedrückt, um den Klebstoff zu übertragen. Die Breite der Gummiwalze 17 ist geringer als die der zu klebenden Folie. Andererseits hat der Mittelabschnitt der Gummiwalze einen größeren Durchmesser, aber er ist noch weniger breit als die Folie.
• Ein Paar von Seperatorelementen 40 bestehend beispielsweise aus Wänden von Teflon oder ähnlichem Material ist zwischen die Walzen 14 und 15 eingesetzt. Die Form der Seperatoren ist komplementär zu der der Walzen und sie können längs eines Paares von Trägerführungen gleiten. Die Seperatoren dienen dazu, die Breite der Schicht des von den Walzen aufgenommenen Klebstoffs zu begrenzen.
• Dieses System ist dazu ausgelegt, um zu gewährleisten, daß der Klebstoff nicht an den Seiten der Folie heraus gedrückt wird und sich auf der Walzenoberfläche ablagert, als Ergebnis des Druckes, der durch die Walze 31 während des Klebens ausgeübt wird, da dies die Walzengeschwindigkeit reduzieren und den Betrieb der gesamten Vorrichtung behindern würde.
• Die Verteilerwalze 16 und die Gummiandrückwalze 31 sind breiter als die zu verklebende Folie.
• Da die Oberfläche der Kunststoffolie einen sehr geringen Reibungskoeffizienten hat, tendiert die Walze 31 dazu, etwas im Verhältnis zu der oberen Folie zu gleiten. Wenn dies nicht verhindert wird, würde die obere Folie mit einer etwas niedrigeren Geschwindigkeit als der der unteren Folie durch die Vorrichtung geführt, wodurch sich ein Unterschied in der Spannung zwischen den zwei Lagen ergibt und sich die verklebte Folie aufrollen würde.
• Wenn jedoch die Walzen 16 und 31 breiter sind als die Folie, drehen sie sich aufgrund des Gummi/Stahlkontakts zwischen den Enden der zwei Walzen perfekt synchron, wodurch gewährleistet wird, daß die beiden Lagen der Folie gleichzeitig durch die Vorrichtung geführt werden.
• Die Vorrichtung arbeitet wie folgt.
• Die Vorrichtung wird zunächst durch geeignetes Einstellen des Abstandes zwischen den Stahlwalzen 14 und 15 und durch Aktivieren des Kolbens 18 betriebsbereit gemacht, um die Gummiwalze 17 an die Walzen 15 und 16 anzulegen. Eine Schraube 26, die einen einstellbaren Anschlag für den Trägerarm 24 der Walze 17 bildet, wird dann so eingestellt, daß diese Walze einen geringen Abstand von den Vorausgehenden hat. Unter diesen Umständen bildet die Schraube 26 einen Anschlag, der die Bewegung der Walze 17 begrenzt, wobei er verhindert, daß sie zu nahe an die Walzen 15 und 16 kommt, und somit gewährleistet, daß sie während der Bewegung aufgrund einer Buckelbildung der Gummischicht nicht "angesaugt" wird. Die Walze 17 wird deshalb an den Walzen 15 und 16 mit konstanter elastischer Kraft angedrückt gehalten, die durch die anliegenden pneumatischen Zylinder 18 ausgeübt wird, aber sie kann nicht diesen zu nahe kommen, selbst wenn die Gummischicht zur Buckelbildung tendiert, wenn die Drehzahl ansteigt, was zu den obenangegebenen Nachteilen führen würde.
• In diesem Zustand wird die Folie zwischen die Andrückwalze 31 und die Verteilerwalze 16 eingeführt, die Heizung der Stahlwalzen und des den Klebstoff aufnehmenden Tanks 19 angeschaltet und die Vorrichtung kann gestartet werden.
• Die von der Abzugswalze 9 gelieferte Folie läuft zwischen den Walzen 16 und 31 und wird dann zu der Klebestation 11 geführt. Einrichtungen von gekannter Art nehmen eine Menge des Klebstoffs vom Tank 19 auf und geben ihn in den Raum zwischen den Walzen 14 und 15 und den Seperatoren 40 ab. Eine dünne Schicht des Klebstoffs, abhängig von dem Spalt zwischen den Walzen, haftet an der Walze 15 und wird über deren Oberfläche verteilt, teilweise weil diese Walze schneller rotiert als die Vorausgehende.
• Die Klebstoffschicht wird durch die Walze 17 aufgenommen, die sie an die Verteilerwalze 16 abgibt.
• Wie erwähnt, dreht sich jede diese Walzen schneller als die Vorausgehende, mit dem Ergebnis, daß die Klebstoffschicht mehr und mehr dünn verteilt wird. Auf der Basis einiger Tests kann ein Experte auf diesem Gebiet leicht den idealen Abstand zwischen den Walzen 14 und 15 und das Verhältnis der Drehzahlen zwischen den Walzen 14, 15 und 17 und der Verteilerwalze 16 in Abhängigkeit von der Art des Klebstoffs und der Art der verwendeten Folie bestimmen.
• Wenn beispielsweise eine Polypropylenfolie mit einer Geschwindigkeit von 4,2 Meter pro Sekunde durch die Vorrichtung geführt und ein Klebstoff wie ADCOTE (Comochem Warenzeichen) verwendet wird, beträgt der Abstand zwischen den Walzen 14 und 15 acht Hundertstel eines Millimeters, das Verhältnis der Drehzahlen der Walzen 14, 15 und 16 ist 1 : 80 : 100, wobei die Walze 14 mit einer Oberflächengeschwindigkeit von annähernd 10 cm pro Sec. rotiert und sich die Verteilerwalze mit einer Geschwindigkeit von 4,5 m/sec. bewegt.
• Die Vorrichtung umfaßt auch Einrichtungen bekannter Art, um die Drehzahl des Sekundärmotors 27 mit der des Hauptmotors der Vorrichtung zu synchronisieren, um ein konstantes Verhältnis zwischen der Drehzahl der Walze 16 und der Drehzahl der übrigen Walzen aufrechtzuerhalten.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Kleben von Kunststoffolien mit Klebstoffverteileinrichtungen, umfassend ein Paar von gegeneinander drehenden Walzen (14, 15) zur Aufnahme des Klebstoffs in der Form einer dünnen Schicht von konstanter Dicke, eine Verteilerwalze (16) zum Aufbringen des Klebstoffs auf einer Seite der Folie (39) während ihres Durchlaufs durch die Vorrichtung, eine Zwischenwalze (17) zur Aufnahme des Klebstoffs von den gegeneinander drehenden Walzen (14, 15) und zum Verteilen des Klebstoffs auf der Verteilerwalze (16), dadurch gekennzeichnet,

daß Einrichtungen vorgesehen sind, durch die jede der Walzen mit einer höheren Geschwindigkeit als die vorausgehende Walze gedreht wird, wobei die Verteilerwalze (16) eine Oberflächengeschwindigkeit gleich der Folienlaufgeschwindigkeit hat.

2. Vorrichtung zum Kleben von Kunstoffolien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Andrückeinrichtung (18, 34, 23) vorgesehen ist, um die Zwischenwalze (17) an der Walze (15) und der Verteilerwalze (16) mit einer konstanten Kraft anzudrücken, und eine einstellbare Anschlageinrichtung (26) vorgesehen ist, um die Bewegung der Zwischenwalze (17) zu begrenzen, so daß verhindert wird, daß sie zu dicht an die verbleibenden Walzen heranbewegt wird.

3. Vorrichtung zum Kleben von Kunststoffolien nach Anspruch dadurch gekennzeichnet,

daß die Zwischenwalze (17) auf einem Träger angebracht ist, der so ausgelegt ist, daß sie bezüglich der angrenzenden Walzen (15) und (16) etwas schwimmen kann.

4. Vorrichtung zum Kleben von Kunststoffolien nach Anspruch 2, wobei die Anschlageinrichtung durch eine Schraube (26) in dem Trägerarm (24) der Walze (17) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung zum Kleben von Kunststoffolien nach Anspruch 2, wobei die Einrichtung, die die Walze (17) an der Walze (15) und der Verteilerwalze (16) zur Anlage bringt, aus einem Paar von pneumatischen Kolben (18) besteht, deren Kolbenstangen (34) mit der Welle der Zwischenwalze verbunden sind.

6. Vorrichtung zum Kleben von Kunststoffolien nach Anspruch 5, wobei die Kolbenstangen (34) der Kolben (18) gezahnte Abschnitte (35) aufweisen, die mit Zahnrädern (36) in Eingriff stehen, die durch eine Welle (38) verbunden sind, die auf den Schultern der Vorrichtung aufgesetzt ist.

7. Vorrichtung zum Kleben von Kunststoffolien nach den vorausgehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet,

daß die gegeneinander drehenden Walzen (14, 15) und die Verteilerwalze (16) beheizt sind und aus chromplattiertem Stahl bestehen, wobei die Zwischenwalze (17) mit Gummi beschichtet ist.

8. Vorrichtung zum Kleben von Kunststoffolien nach den vorausgehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß Schmidt-Verbindungen vorgesehen sind, um die Bewegung der gegeneinander drehenden Walzen und der Verteilerwalze (14, 15, 16) zu übertragen.

9. Vorrichtung zum Kleben von Kunststoffolien nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Breite der Zwischenwalze (17) kleiner ist als die der zu klebenden Folie.

10. Vorrichtung zum Kleben von Kunststoffolien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Verteilerwalze (16) breiter ist als die zu klebende Folie, und daß eine leerumlaufende Gummiandrückwalze (31), die auch breiter ist als die zu klebende Folie, in Anlage an der Verteilerwalze angeordnet ist.