DE3932963A1 - Laminiervorrichtung mit zwei beheizten laminierwalzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Laminiervorrichtung mit zwei beheizten Laminierwalzen, zwischen denen die Spaltgröße einstellbar ist, wobei die eine Laminier­ walze lagefest und die andere Laminierwalze in einer Schwinge gelagert ist.

Träger für verschiedene Schichten, für gedruckte Schaltungen, Multilayerschichten, aus Metall wie Kupfer, Aluminium oder Legierungen dieser Metalle werden nach dem Säubern, Trocknen und Waschen entwe­ der ein- oder beidseitig mit einer Schicht unter Druck und erhöhter Temperatur laminiert. Dazu wird der Träger durch eine Laminiervorrichtung hindurch­ geführt, in der beispielsweise jeder der beiden Seiten des Trägers ein Film, der von einer Vorrats­ rolle abgezogen wird, zugeführt und möglichst falten­ frei aufgedrückt wird. Es kann sich dabei u. a. um einen Trockenresistfilm bei der Herstellung von Lei­ terplatten handeln.

In der DE-A1-37 37 946 ist ein Laminator zum ein- und beidseitigen Aufbringen eines Filmzuschnittes auf einer Leiterplatte beschrieben, die zusammen mit dem Film oder den Filmen in dem Kontaktierungsbereich von den Kaschierwalzen erfaßt und eingezogen wird. Die Kaschierwalzen können sowohl beheizt, als auch kalt sein und die Anpressung dieser Walzen erfolgt pneumatisch, wobei der Druck ebenso wie der Walzen­ spalt stufenlos verstellbar ausgebildet sind.

Aus der DE-A1-34 20 409 ist eine Laminierstation mit zwei beheizten Laminierwalzen bekannt, bei der eine Laminierwalze mit einem Torsionsrohr zusammen mit zwei beweglich gelagerten Teilen eine Parallelschwin­ ge bilden, während die andere Laminierwalze mit einem Abstandsrohr in feststehenden Teilen der Laminier­ station gelagert sind. Die Welle der ortsfest gela­ gerten Laminierwalze ist motorisch angetrieben und trägt ein Zahnrad, das mit weiteren Zahnrädern im Eingriff ist, von denen eines auf der Welle der be­ weglich gelagerten Laminierwalze aufsitzt und diese antreibt.

Die Laminierwalzen sind elektrisch beheizt und der elektrische Strom wird über Schleifkontakte bzw. -klemmen auf den Endabschnitten den Wellen der Lami­ nierwalzen zugeführt.

Aus der EP-A1-00 58 421 ist eine Laminierstation mit zwei Laminierwalzen bekannt, die beide über Ketten­ zahnräder von dem gleichen Motor angetrieben sind.

In der US-B1-42 14 936 sind zwei beheizte Laminierwalzen einer Laminiervorrichtung beschrieben, von denen die obere Laminierwalze durch einen pneumatischen Druck­ zylinder gegen die feststehende untere Laminierwalze gedrückt wird.

Bei den bekannten Laminiervorrichtungen ist entweder ein festvorgegebener Walzenspalt vorhanden oder es werden die Laminierwalzen direkt mit vorgegebener Druckkraft zusammengeführt und erst durch den Ver­ bundaufbau aus Trägerplatte und den aufzulaminieren­ den Film auseinandergedrückt, um den Verbund durch den Walzenspalt hindurchtransportieren zu können. Es ist offensichtlich, daß bei verschiedenen Dicken des Verbundes, bedingt durch unterschiedliche Material­ dicken, verschieden große Laminierdrücke auf den Ver­ bund beim Durchlaufen des Walzenspalts ausgeübt werden.

Es ergibt sich desweiteren das Problem, daß die Wärme­ übertragung von der Oberfläche der einzelnen beheiz­ ten Laminierwalze auf den aufzulaminierenden Film un­ gleichmäßig erfolgen kann, da im Inneren der Laminier­ walze schon Unregelmäßigkeiten bei der Wärmeleitung bzw. -übertragung von der Heizzone im Inneren der Laminierwalze zu der Außenseite der Laminierwalze durch ungleichmäßigen Kontakt der Heizzone mit der Innenseite der Laminierwalze auftreten können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Laminiervorrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß zeitsparend der Walzenspalt zwischen den Laminierwal­ zen geändert, ein geänderter Laminierdruck bei dicker oder dünner werdendem Verbund ohne Nachstellung der Walzenposition ausgeübt werden kann und daß eine sehr gleichmäßige Wärmeabgabe der Laminierwalzen über ihre Walzenlänge und ihren Walzenumfang erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise gelöst, daß ein gemeinsamer Kettenantrieb die beiden überein­ ander angeordneten Laminierwalzen gleichsinnig an­ treibt, daß die zweiteilige Schwinge als Hebelarm ausgeführt, an einem Ende jedes Schwingenteils verti­ kal auf und ab verfahrbar ist und daß jede der beiden elektrisch beheizten Laminierwalzen im Inneren mit einem flüssigen Wärmeträger gefüllt ist.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Mit der Erfindung werden die Vorteile erzielt, daß die einseitig gelagerte Schwinge auf Grund der Hebel­ verhältnisse S₁:S₂ = 1:2 den von den Druckzylindern ausgeübten Druck auf die Schwinge gegenüber den Lami­ nierwalzen verdoppelt, daß die einseitige Schwingen­ lagerung das Auseinanderdrücken der Laminierwalzen begünstigt und daß durch den Einsatz eines flüssigen Wärmeträgers eine sehr gleichmäßige Erwärmung der Oberflächen der Laminierwalzen und damit eine gleich­ mäßige Temperaturverteilung auf den aufzulaminieren­ den Film erfolgt, so daß dieser faltenfrei bei kon­ stantem Druck und konstanter Temperatur auflaminiert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines zeichne­ risch dargestellten Ausführungsbeispiels näher be­ schrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Laminier­ vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2a eine schematische Draufsicht auf einen Schwin­ genteil und auf Stirnzahnräder der Laminier­ vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 2b eine schematische Seitenansicht des Schwingen­ teils nach Fig. 2a, eines Kettenantriebs und der Lagerung des Schwingenteils, und

Fig. 3 eine perspektivische, aufgeschnittene Ansicht einer elektrisch beheizten Laminierwalze, sowie Ansichten der Stirnflächen der Laminier­ walze.

Eine in Fig. 1 perspektivisch dargestellte Laminier­ vorrichtung 1 umfaßt eine Schwinge aus zwei Schwin­ genteilen 2, 2′, einen Kettenantrieb 8 aus Stirnzahn­ rädern 10, 11, einem Antriebszahnrad 12, Kettenzahn­ rädern 13, 14 und einer endlos umlaufenden Zahnrad­ kette 9 und zwei übereinander angeordnete, beheizte Laminierwalzen 3, 4. Die eine Laminierwalze, nämlich die untere Laminierwalze 3 ist lagefest und die andere, die obere Laminierwalze 4 ist in den Schwin­ genteilen 2, 2′ der verschwenkbaren Schwinge mit den Endabschnitten ihrer Welle 16 gelagert. Die zweitei­ lige Schwinge ist als einseitig gelagerter Hebelarm für jeden Schwingenteil 2, 2′ ausgeführt, wobei das Ende jedes Schwingenteils 2, 2′ in einem Lager 6, 6′ um eine Lagerachse 7, 7′ verschwenkbar ist. Die Lager 6, 6′ sind ähnlich wie rechteckförmige Quader mit of­ fenem Querschnitt geformt, die von einem Ende des je­ weiligen zugehörigen Schwingenteils durchsetzt sind. Die Unterseiten der hochkant angeordneten Lager 6, 6′ sind mit Kolbenstangen von Druckzylindern 5, 5′ fest verbunden, die im allgemeinen pneumatisch betätigt werden. Beim Ein- oder Ausfahren der Kolbenstangen werden die Lager 6, 6′ mit den Lagerachsen 7, 7′ vertikal abgesenkt bzw. angehoben und dementsprechend die Schwingenteile 2, 2′ verschwenkt. In den Schwin­ genteilen 2, 2′ sind Drehbolzen 17, 17′ drehbar gela­ gert, wobei auf dem Drehbolzen 17 des Schwingenteils 2 das eine Kettenzahnrad 13 und das eine Stirnzahnrad 10 über Kugellager aufsitzen, wobei die Zahnräder 13, 10 miteinander, z. B. durch Verschweißen, fest verbun­ den sind.

Desweiteren ist in den Schwingenteilen 2, 2′ die obere Laminierwalze 4 gelagert, auf deren Welle 16 das an­ dere Stirnzahnrad 11 aufsitzt, das mit dem zuvor er­ wähnten Stirnzahnrad 10 kämmt. Die Welle 15 der unte­ ren Laminierwalze 3 ist in nicht dargestellter Weise im Maschinengehäuse der Laminiervorrichtung 1 gela­ gert. Auf der Welle 15 sitzt das andere Kettenzahnrad 14 auf. Die Zahnradkette 9 des Kettenantriebs 8 läuft als endlos geschlossene Kette über das Antriebszahn­ rad 12, das motorisch angetrieben wird, und über die Kettenzahnräder 13, 14 um. Die eingezeichneten Pfeile zeigen die Drehrichtungen der Zahnräder 12, 13, 14 sowie 10 und 11 an und lassen erkennen, daß sich die beiden letzteren Stirnzahnräder 10, 11 und somit auch die Laminierwalzen 3, 4 gleichsinnig drehen. Durch das auf dem Drehbolzen 17 aufsitzende Stirnzahnrad 10, das mit dem Stirnzahnrad 11 kämmt, wird diesem und damit der oberen Laminierwalze 4 die gleiche Drehrich­ tung mitgeteilt, wie sie die untere, durch die endlose Zahnradkette 8 unmittelbar angetriebene Laminierwal­ ze 3 aufweist.

Die Schwingenteile 2, 2′ können, betätigt durch die Druckzylinder 5, 5′, die obere Laminierwalze 4 bis zu 25 mm anheben, ohne daß dabei der Kettenantrieb 8 beeinträchtigt wird.

Der Abstand S₂ der Lagerachse 7 bzw. 7′ zu dem Dreh­ bolzen 17 bzw. 17′ auf dem Schwingenteil 2 bzw. 2′ ist z. B. doppelt so groß wie der Abstand S₁ zwischen dem Drehbolzen 17 bzw. 17′ und dem Mittelpunkt der Welle 16 der oberen Laminierwalze 4, wie aus Fig. 2b ersichtlich ist, die schematisch eine Seitenansicht der Laminiervorrichtung zeigt.

Dieses Hebelverhältnis S₁:S₂ = 1:2 verdoppelt den von den Druckzylindern 5, 5′ ausgeübten Druck auf die Schwingenteile 2, 2′ gegenüber der oberen Laminierwal­ ze 4. Selbstverständlich kann das Hebelverhältnis in­ nerhalb gewisser Grenzen von dem Wert 1:2 abweichen. Falls die Laminierwalzen 3, 4 eine Länge von 600 mm oder größer besitzen, kann es zweckmäßig sein, an beiden Schwingenteilen 2, 2′ synchron arbeitende Ket­ tenantriebe 8 und die entsprechenden Zahnräder anzu­ bringen.

In Fig. 2a sind der eine Schwingenteil 2, die mit­ einander kämmenden Stirnzahnräder 10, 11, die Ketten­ zahnräder 13 und 14 sowie der Drehbolzen 17 in schema­ tischer Draufsicht dargestellt. Aus der zwar schon beschriebenen schematischen Darstellung der Seitenan­ sicht der Laminiervorrichtung 1 sind die Drehrich­ tungen der Laminierwalzen 3, 4 sowie der Zahnräder 10 bis 14 ersichtlich, die durch entsprechende Pfeile, ähnlich wie in Fig. 1 (vgl. Fig. 2b), angedeutet sind. Fig. 3 zeigt perspektivisch im Schnitt die Laminier­ walze 3 bzw. 4. Diese enthalten jeweils eine zylin­ drische, elektrisch beheizte Heizpatrone 20, die koaxial in eine hohle, zylindrische Heizwalze 19 ein­ gefügt ist.

Die Heizpatrone 20 in der Mitte der Heizwalze 19 ist geschliffen und ist über elektrische Leitungen 27, die in den Endabschnitten der Welle 15 bzw. 16 verlaufen, mit einer nicht gezeigten elektrischen Stromquelle verbunden. Der Hohlraum zwischen der Heizpatrone 20 und der Innenwand der Heizwalze 19 ist mit einem or­ ganischen Wärmeträger 21 gefüllt, der in flüssiger und dampfförmiger Phase vorliegt. Die Dampfmenge des Wärmeträgers 21 hängt von der jeweiligen Heiztempera­ tur der Heizpatrone 20 ab. Die Außenseite der Heiz­ walze 19 ist mit einer üblichen Silikongummibeschich­ tung 18 ausgestattet.

Der Dampfdruck des organischen Wärmeträgers 21 ist bis zu Temperaturen von 280°C kleiner als 2 bar und liegt im Temperaturintervall 60°C bis 240°C im Be­ reich von 8,4×10^-4 bis 7,25×10^-1 bar. Beträgt die Arbeitstemperatur der Heizwalze 19 z. B. 130°C, so wird erst mit einem minimalen Dampfdruck von ca. 0,03 bar des organischen Wärmeträgers 21 gearbeitet, so daß keinerlei unerwünschte Verformungen der Heizwalze 19 zu befürchten sind. Die Wärmeleitfähigkeit des Wärmeträgers 21 im flüssigen Zustand beträgt 0,132 bis 0,106 W/m K im Temperaturbereich von 60°C bis 140°C. Die beheizte Laminierwalze 3 bzw. 4 bildet ein sogenanntes Kondensationsheizsystem mit geschlossenem Flüssigkeits-/Dampfsystem, wodurch auf der Oberfläche der Heizwalze 19 eine sehr gleichmäßige Temperatur­ verteilung erreicht wird. Dadurch, daß der organische Wärmeträger 21 wegen seines geringen Dampfdrucks und seiner hohen Wärmeübergangszahlen auch in der Dampf­ phase in prinzipiell gleicher Weise wie Wasserdampf für den Wärmetransport benutzt werden kann, wird der Wärmeverbraucher bzw. die Heizwalze 19 an allen Stel­ len mit der gleichen Temperatur beaufschlagt. Die Wärmeübergangszahlen zwischen dem Wärmeträger 21 und der Wand der Heizwalze 19 liegen bei der Filmkonden­ sation des Wärmeträgerdampfes zwischen 300 bis 800 W/m² K, bei einer mittleren Flüssigkeitstemperatur von 240°C und einer Temperaturdifferenz von 50°C zwischen dem flüssigen Wärmeträger 21 und der Heiz­ walzenwand. Bei dem Wärmeträger 21 handelt es sich beispielsweise um ein Gemisch von Biphenyl und Di­ phenyläther bzw. Ditolyläther (D.DT) oder stabili­ siertem o-Dichlorbenzol (D. O.). Der Anwendungsbe­ reich erstreckt sich im allgemeinen bis 250°C, gege­ benenfalls auch bis 400°C.

Dieses Gemisch wird an dem Hohlraum über eine Ein­ füllöffnung 24 in der einen Stirnfläche 23 einge­ bracht, die anschließend vakuumdicht verschlossen wird (siehe Ansicht X in Fig. 3). Die Drähte eines Meßfühler 25 an der anderen Stirnfläche 22 sind durch die Welle 15 nach außen geführt. Ein Schalter 26, welcher ebenfalls an der Stirnfläche 22 angeordnet ist, regelt die Temperatur im Hohlraum derart, daß beim Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur des Wärmeträgers 21 die Stromversorgung der Heizpatrone 20 unterbrochen bzw. abgeschaltet wird. Wie die An­ sicht Y in Fig. 3 erkennen läßt, ist der Meßfühler 25 im unteren, der Schalter 26 im oberen Teil der Stirn­ fläche 22 der Laminierwalze 3 bzw. 4 angeordnet.

Durch gute Wärmeübertragung kann der Meßfühler 25 an der Stirnfläche 22 angeordnet sein; d. h. es ist nicht erforderlich, daß er sich in das Innere der Heizwalze erstreckt. Die gemessene Temperatur ist gleich sowohl der Temperatur an der Walzenoberfläche als auch an der Stirnfläche 23.

Claims (10)

1. Laminiervorrichtung mit zwei beheizten Laminierwal­ zen, zwischen denen die Spaltgröße einstellbar ist, wobei die eine Laminierwalze lagefest und die an­ dere Laminierwalze in einer Schwinge gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Ket­ tenantrieb (8) die beiden übereinander angeordne­ ten Laminierwalzen (3, 4) gleichsinnig antreibt, daß die zweiteilige Schwinge als Hebelarm ausge­ führt, an einem Ende jedes Schwingenteils (2, 2′) vertikal auf und ab verfahrbar ist und daß jede der beiden beheizten Laminierwalzen (3, 4) im In­ neren mit einem flüssigen Wärmeträger (21) ge­ füllt ist.

2. Laminiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zwei gleichen Schwingenteile (2, 2′) jeweils mit einem Ende in einem Lager (6, 6′) um eine Lagerachse (7, 7′) verschwenkbar sind und daß die Lager (6, 6′) mit Kolbenstangen von Druckzylindern (5, 5′) fest verbunden sind, welche die Lager (6, 6′) vertikal auf und ab ver­ fahren.

3. Laminiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf der als einseitiger Hebel­ arm ausgeführten Schwinge (2, 2′) der Abstand (S₂) Lagerachse (7 bzw. 7′) zu Drehbolzen (17 bzw. 17′) doppelt so groß ist, wie der Abstand (S₁) von den Drehbolzen (17, 17′) zu der Welle (16) der oberen Laminierwalze (4).

4. Laminiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kettenantrieb (8) aus einer endlosen Zahnradkette (9), die über ein Antriebs­ zahnrad (12) und Kettenzahnräder (13, 14) umläuft, besteht, daß das eine Kettenzahnrad (13) mit einem Stirnzahnrad (10) fest verbunden ist und zusammen mit diesem auf einem Drehbolzen (17) aufsitzt, der in dem einen Schwingenteil (2) drehbar gelagert ist, daß das Stirnzahnrad (10) mit einem Stirn­ zahnrad (11) kämmt, das auf der Welle (16) der oberen Laminierwalze (4) aufsitzt und diese an­ treibt, und daß das andere Kettenzahnrad (14) auf der Welle (15) der unteren Laminierwalze (3) auf­ sitzt und diese in Bewegung versetzt.

5. Laminiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das eine Kettenzahnrad (13) und das Stirnzahnrad (10) auf dem Drehbolzen (17) mit­ einander verschweißt sind.

6. Laminiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede der beiden Laminierwalzen (3, 4) eine zylindrische, elektrisch beheizte Heizpatrone (20) enthält, die einen kleineren Durchmesser als eine zylindrische Heizwalze (19) aufweist und koaxial in der Heizwalze angeordnet ist und daß der Hohlraum zwischen der Heizpatrone (20) und der Innenwand der Heizwalze (19) mit einem organischen Wärmeträger (21) gefüllt ist, der in Abhängigkeit von der Heiztemperatur eine bestimmte Dampfmenge neben der Flüssigkeitsmenge enthält.

7. Laminiervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an der einen Stirnfläche (22) der Laminierwalze (3; 4) ein Meßfühler (25) für die Temperatur des Wärmeträgers (21) und an der anderen Stirnfläche (23) ein Schalter (26) ange­ ordnet sind, der die Stromversorgung über elek­ trische Leitungen (27) der Heizpatrone (20) beim Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur ab­ schaltet.

8. Laminiervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Dampfdruck des organischen Wärmeträgers (21) bis zu einer Heiztemperatur von 280°C kleiner als 2 bar ist und im Temperaturin­ tervall von 60°C bis 240°C im Bereich von 8,4×10^-4 bis 7,25×10^-1 bar liegt.

9. Laminiervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wärmeleitfähigkeit λ des Wärmeträgers (21) im flüssigen Zustand im Bereich von 0,132 bis 0,106 W/m K für einen Temperatur­ bereich von 60°C bis 240°C liegt.

10. Laminiervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wärmeübergangszahlen zwi­ schen dem Wärmeträger (21) und der Wand der Heiz­ walze (19) bei der Filmkondensation des Wärmeträ­ gerdampfes im Bereich von 300 bis 800 W/m² K lie­ gen, bei einer mittleren Flüssigkeitstemperatur von 240°C und einer Temperaturdifferenz von 50°C zwischen der Wand der Heizwalze und dem flüssigen Wärmeträger (21).