DE4124457C2 - Vorrichtung zur Beleimung von Kunststoffolien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beleimung von Kunststoffolien.

Bei der Herstellung von Verpackungen aus Kunststoffolie werden Verschweißungen und/oder Verklebungen als Verbindungs­ mittel eingesetzt. Bei Verklebungen werden vorbestimmte Flä­ chenbereiche beleimt. Dies erfolgt in einer Beleimungsstation innerhalb einer Fertigungsstraße für Verpackungen. In einer der Beleimungsstation nachfolgenden Bearbeitungsstation können beleimte Folienabschnitte mit entsprechenden, damit zu verkle­ benden Folienabschnitte zur Anlage gebracht werden, um die Ver­ bindung herzustellen. Weil Folien, insbesondere zugeschnittene Folienstücke, durch eine Fertigungsstraße mit Transportmitteln bewegt werden, müssen verwendete Klebstoffe eine vorbestimmte Topfzeit aufweisen, damit sie bei Einlauf der beleimten Kunst­ stoffolie in eine entsprechende Bearbeitungsstation noch nicht abgebunden haben. Andererseits sollen die Klebstoffe jedoch auch unmittelbar nach Verlassen der Verarbeitungsstation be­ reits soweit abgebunden haben, daß eine feste und dauerhafte Verklebung gegeben ist. Aus diesem Grunde werden als Klebstof­ fe lösungsmittelhaltige Reaktionskleber verwendet, die nach Verflüchtigung des Lösungsmittels bereits hohe Klebkraft erzeu­ gen. Bei der Massenverarbeitung von Kunststoffolien ist die Freisetzung von Lösemitteldämpfen aus den verwendeten Klebstof­ fen problematisch, insbesondere auch dadurch, daß die Verdun­ stung der Lösungsmittel aus den aufgetragenen Klebstoffen noch durch Beaufschlagung mit Warmluft gefördert wird, um z. B. eine Steigerung der Produktionsleistung zu erreichen. Diese Lösungs­ mitteldämpfe müssen entsprechend den gesetzlichen Auflagen ent­ sorgt werden. Dies bedeutet, daß sie in zusätzlichen Einrich­ tungen unter Zufuhr von Brennstoffen, wie Öl oder Gas, ver­ brannt werden. Die Investitionskosten für diese Anlagen und de­ ren Betriebskosten belasten das erzeugte Produkt sehr stark.

Weiterhin ist bekannt Polyurethanklebstoffe auf Kunststoffolien aufzutragen, indem der Klebstoff mittels Düsen direkt auf die kontinuierlich durchlaufenden Bahnen aufgetragen wird. Dabei werden mit Hilfe zweier Düsen einzelne Schlauchstücke, die mit Abstand zueinander gefördert werden, von beiden Seiten mit Klebstoffauf­ trägen versehen. Jedoch kann nicht verhindert werden, daß Polyurethanklebstoff auch in die Zwischenräume zwischen die im Abstand zueinander geförderten Ab­ schnitte gelangt. Es ist nämlich nicht möglich, die Düsen in ihren Öffnungs- und Schließseiten so präzise zu steuern, daß ein Austritt von Klebstoff in die Zwischen­ räume zwischen zwei geförderten Abschnitten gelangt. Obwohl Polyurethankleb­ stoff ein sehr gut dichtender Klebstoff ist, ist die Sackindustrie weitgehend davon abgerückt, derartige Klebstoffe wegen der bestehenden Probleme einzusetzen.

Aus dem Artikel "Polyurethan-Klebstoffe 1984-88 in Veröffentlichungen und Pa­ tenschriften", Adhäsion 1989, Heft 10, Seiten 35-43, ist bekannt Kunststoffolien mit lösungsmittelfreiem Kleber zu beleimen.

Aus der DE 31 30 430 A1 ist ein Verfahren zum Verkleben von Folien mit sich selbst oder anderen Substraten unter Verwendung eines Klebstoffes bekannt, wel­ cher mindestens ein organisches Polyisocyanat und mindestens eine, sowohl (Meth) Acryloylgruppen, als auch Hydroxylgruppen aufweisende Verbindung, sowie gegebenenfalls weitere Hilfs- und Zusatzstoffe enthält, wobei der Klebstoff unter vorhergehender, gleichzeitiger oder nachträglicher Vernetzung durch energiereiche Strahlung auf die zu verklebende Folie aufgetragen und die so beschichtete Folie mit sich selbst oder dem genannten Substrat zusammengeführt wird.

Die DE 38 28 929 A1 offenbart eine Vorrichtung zum auftragen von Klebstoff auf zu verklebende Oberflächen von insbesonder plattenförmigen Gegenständen. Dazu ist eine Förderstrecke vorhanden, die eine Auftragsstation durchläuft und entlang der die Gegenstände bewegbar sind. Ferner ist eine Klebstoff-Auftragswalze in der Auftragsstation vorhanden, die oberhalb der Förderstrecke angeordnet ist. Im Um­ fangsbereich der Auftragswalze befindet sich ein Klebstoff enthaltender Kleb­ stoffspeicher. Im Betrieb werden die Gegenstände mit nach oben zur Auftragswalze weisender Oberfläche durch die Auftragsstation hindurch transportiert, wobei die Auftragswalze an der Oberfläche abläuft und aus dem Klebstoffspeicher stammen­ den Klebstoff aufträgt.

Die DE 25 49 227 A1 offenbart ein Verfahren zum Verbinden von Folien durch ma­ schinelles Beschichten mit einer Geschwindigkeit von vorzugsweise mehr als 50 m/Minute von einer oder von beiden der zu verbindenden Folienseiten mit freie- NCO- und/oder -NCS-Gruppen enthaltenden Umsetzungsprodukten von hydroxyl­ funktionellen Polyäthern und/oder Polyestern und gegebenenfalls Polyaminen, Aminoalkoholen oder Polyolen mit Polyiso (thio) cyanaten, wobei die Umsetzungs­ produkte mit H-aciden Verbindungen zu reagieren vermögen, gegebenenfalls im Gemisch mit klebetechnischen Hilfs- und/oder Zusatzstoffen, und nachfolgendes Kaschieren der Folien, wobei die Umsetzungsprodukte ein mittleres Molekularge­ wicht von 500 bis 10000 und einen Gehalt an -NCO- und/oder -NCS-Gruppen von 1 bis 10 Gewichtsprozent aufweisen, der Auftragsmasse keine Lösungsmittel zuge­ setzt sind, die Auftragsmasse eine Viskosität von höchstens 60 Pas unter Auftrags­ bedingungen aufweist, und die Temperatur der Auftragsmasse höchstens bei 140° Celsius und auch an der wegen der geringen Wärmeleitfähigkeit der Masse beson­ ders stark auskühlenden Oberflächenschicht nicht so weit unter der Temperatur der umgebenden Luft liegt, daß solche Mengen Luftfeuchtigkeit in die in der Wanne der Auftragsmaschine befindliche Auftragsmasse kondensieren, wobei das potlife der Auftragsmasse in der Wanne unter den für die Durchführung des Verfahrens erfor­ derlichen Wert sinkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach aufgebaute Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, mit der sich Polyurethanklebstoff störungsfrei auf im Abstand voneinander geförderte Abschnitte von Kunststoffolien aufbringen zu lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Es wird lösungsmittelfreier Kleber verwendet, insbesondere durch Wärme in verar­ beitungsgemäße Viskosität gebrachter, aber bei Raumtemperatur fester Reaktions­ kleber.

Diese Kleber haben den Vorteil, daß sie bei Zuführung von Wärme niedriger viskos werden und in diesem pastösen Zustand verarbeitet werden können. Bei Abküh­ lung auf Raumtemperatur werden die Kleber wieder fest, ohne ih­ re Klebefähigkeit innerhalb einstellbarer Reaktionszeiten zu verlieren. Entsorgungsprobleme für Lösungsmittel stellen sich bei der erfindungsgemäßen Beleimung mit derartigen Spezialkle­ bern nicht.

Herkömmliche Schmelzkleber können bei nachträglicher Wärme zufuhr auch wieder erweichen, weshalb die Klebeverbindungen le­ diglich eine begrenzte Wärmebeständigkeit aufweisen. Nach ei­ ner zweckmäßigen Weiterbildung wird diese einen möglichen Nach­ teil darstellende Eigenschaft dadurch aufgehoben, daß als Kle­ ber ein feuchtigkeitsreaktiver Polyurethanklebstoff verwendet wird. In diesen Klebstoffen sind zusätzlich reaktive Bestand­ teile enthalten, die mit der Feuchtigkeit der Umgebungsluft reagieren und zu einem unschmelzbaren Klebstoff vernetzen. Die Vernetzung bewirkt auch eine Verbesserung der Festigkeit, Wär­ me- und Kältebeständigkeit sowie der chemischen Beständigkeit gegen viele Lösungsmittel, Laugen und Weichmacher.

Die Beleimung mit feuchtigkeitsreaktivem Polyurethankleb­ stoff erfolgt zweckmäßigerweise so, daß erhitzter pastöser Kle­ ber durch eine stationäre Austrittsdüse gedrückt und an die mit Transportmitteln bewegte Kunststoffolie abgegeben wird.

Bei einer unter der Austrittsdüse vorbeigeführten, prak­ tisch endlosen Kunststoffolie ist diese direkte Beleimung rela­ tiv unproblematisch. Werden jedoch einzelne, zugeschnittene Stücke aus Kunststoffolie mit den Transportmitteln zugeführt, ist der Austritt des Klebers aus der Austrittsdüse nicht so genau steuerbar, daß praktisch keine Restmengen an Klebstoff nachlecken, sobald ein Stück aus zu beleimender Kunststoffolie vollständig an der Austrittdüse vorbeigeführt ist. Nachlecken­ der Kleber muß aufgefangen werden, wobei die dafür vorzusehen­ den Maßnahmen erheblichen Bauaufwand erfordern können, da die nachleckenden Restmengen des Klebers das Auftragssystem verun­ reinigen und aushärten, sobald sie mit Luftfeuchtigkeit reagie­ ren und dann als nicht mehr oder nur noch schwer zu entfernen­ de Verkrustungen Maschinen und Anlagen in der Betriebssicher­ heit negativ beeinflussen. Ebenso wird der Kleberauftrag selbst unsauber. Zur Vermeidung dieser Nachteile bei der Belei­ mung von Stücken aus Kunststoffolie, die nacheinander eine Be­ leimungsstation durchlaufen, wird der Kleber auf eine auf der Aus­ trittdüse vorbeibewegte Oberfläche wenigstens eines umlaufen­ den Trägerelements gegeben und eine zu beleimende Fläche der Kunststoffolie wird mit der mit Kleber beschichteten Oberfläche des Trägerelements in Anlage gebracht.

Aus der Austrittsdüse nachleckende Restmengen werden vom Trägerelement wie ein Puffer aufgefangen, bevor sie an eine Kunststoffolie weitergegeben werden.

Dem Trägerelement ist zweckmäßigerweise ein Antrieb zuge­ ordnet, so daß das Trägerelement in seiner Umlaufgeschwindig­ keit auf die Geschwindigkeit angepaßt werden kann, mit der das Transportmittel ein zu beleimendes Folienstück durch die Belei­ mungsstation bewegt.

Das Trägerelement ist als Walze ausgebil­ det. Damit das Festwerden des Klebers an der Oberfläche des walzen- bzw. rollenförmigen Trägerelements verhindert wird, ist vorgesehen, daß das Trägerelement beheizbar ist. Eine konstruktiv einfache und so­ mit vorteilhafte Ausgestaltung für ein beheizbares Trägerele­ ment sieht vor, daß eine Walze hohl ausgestaltet ist und über Anschlüsse für die Zu- und Ableitung eines Wärmeträgermediums verfügt. Beispielsweise kann als Wärmeträgermedium ein erwärm­ tes Öl eingesetzt werden, welches der hohlen Walze oder Rolle, die als Trägerelement dient, durch eine ebenfalls hohle Welle zugeführt wird. Mit entsprechenden Pumpeinrichtungen oder der­ gleichen kann ein Wärmeträgermedium ständig umgewälzt werden, wodurch bei Einsatz entsprechender Thermostatsteuerungen eine vorbestimmte Oberflächentemperatur des Trägerelements problem­ los eingehalten werden kann.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung sieht vor, daß das Andruckmittel ein gegen­ überstehendes Trägerelement einer zweiten Vorrichtung ist, wobei zwischen den Trägerelementen ein Durchlaufspalt für die Folie gebildet ist. Eine derart ausgestaltete Vorrichtung er­ möglicht mit besonderem Vorteil die zweiseitige Beleimung ei­ nes den Durchlaufspalt zwischen den Trägerelementen passieren­ den Folienstücks.

Wenigstens eine der Vorrichtungen ist um eins zur Drehach­ se seines Trägerelements parallele Achse klappbar. Das Klappen oder Verschwenken ermöglicht in vorteilhafter Weise ein Takten der Beleimung, so daß auch unterbrochene Bereiche eines Leim­ streifens auf einer Kunststoffolie herstellbar sind. Für die Klappbarkeit können Stellmittel vorgesehen sein. Diese Stell­ mittel können auch Einrichtungen umfassen, durch die sich die Weite des Durchlaufspalts zwischen zwei Trägerelementen ein­ stellen läßt.

Nach einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung ist das Zuführorgan mit der Düse an einem Halter befestigt. Der Halter kann ebenfalls um eine zur Drehachse des Trägerelements parallele Achse klappbar ange­ lenkt sein, wodurch sich die Austrittsdüse in eine Abgabeposi­ tion über das Trägerelement schwenken läßt und, bei Bedarf, wenn z. B. kein Kleber abgegeben werden soll, eine entsprechen­ de Ausschwenkung der Austrittsdüse aus dieser Abgabeposition erfolgt. Dazu kann ein Klappantrieb für den Halter vorgesehen sein, der z. B. einen Arbeitszylinder umfaßt.

Ein Ausführungsbeispiel, aus dem sich weitere erfinderi­ sche Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung und

Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in Richtung des Pfeils II in Fig. 1 gesehen.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt eine untere Grundplatte 1, die an einem nicht weiter dargestellten Maschi­ nengestell um eine Achse 2 klappbar gelagert ist. Auf der Grundplatte 1 sind Seitenlagerböcke 3 angeordnet, in denen die Enden einer Welle 4 gelagert sind, die ein als Walze 5 ausge­ bildetes Trägerelement 6 tragen. Die Lagerböcke sind mit einer Stellschrauben 7 umfassenden Justier- und Einstelleinrichtung 8 waagerecht verschiebbar, wodurch bei der Anordnung von zwei gleichen Vorrichtungen, die einander gegenüberstehen, ein pa­ ralleler Durchlaufspalt zwischen zwei einander gegenüberste­ henden Trägerelementen 6 einstellbar ist, durch den mit nicht weiter dargestellten Transportmitteln ein Folienstück 9 beweg­ bar ist. Das Folienstück 9 kann mit der Oberfläche 10 des als Walze 5 ausgebildeten Trägerelements 6 zur Anlage gebracht wer­ den.

Desweiteren weist die Vorrichtung ein Zuführorgan 11 für Kleber auf. Der Kleber wird über eine Rohrleitung 12 aus einem beheizten Klebertank zugeführt. Mit über eine Leitung 13 zuge­ führter Luft, bzw. Hydrauliköl, wird ein Ventil in der Aus­ trittsdüse 14 geöffnet oder geschlossen. Da das Trägerelement rotiert, bewegt sich dessen Oberfläche 10 unter der Austritts­ düse weg und nimmt dabei aus der Austrittsdüse 14 herausge­ drückten Kleber mit, so daß die Oberfläche 10 des als Walze 5 ausgebildeten Trägerelements 6 mit Kleber beschichtet ist. So­ bald ein Folienstück 9 mit der Oberfläche 10 zur Anlage kommt, überträgt sich der an der Oberfläche befindliche Kleber auf das Folienstück 9, welches bei seiner Durchführung durch die Vorrichtung beleimt wird.

Das gesamte Zuführorgan mit der Düse 14 ist an einem Hal­ ter 15 befestigt, der um eine Achse 16 klappbar an der Vorrich­ tung angelenkt ist. Für den Klappantrieb dient ein Arbeitszy­ linder 17, dessen Kolbenstange 18 im Punkt 19 am Halter 15 an­ greift.

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung in Richtung des Pfeils II in Fig. 1 gesehen, wobei das Folienstück nicht gezeichnet ist, da es die Ansicht gemäß Fig. 2 verdecken würde. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet.

Fig. 2 verdeutlicht die Formgebung der als Trägerelement 6 dienenden Walze 5, die auf der Welle 4 sitzt. Die Welle ist in den beiden Seitenlagerblöcken 3 und 3' gelagert und über ein auf einem äußeren Ende der Welle 4 sitzendes Ritzel 20 antreib­ bar. Nicht dargestellt sind die Maßnahmen, die verhindern, daß Wärme unerwünscht in die Lagerungen und Antriebselemente ab­ fließt.

Die Welle ist hohl ausgebildet. Auch die als Trägerelement 6 dienende Walze 5 ist innen hohl. Über eine hier lediglich an­ gedeutete, übliche Drehverbindung 21 ist in die Hohlräume von Welle 4 und Walze 5 erwärmtes Öl von außen zuführbar, wodurch die Welle 4 und das Trägerelement 6 beheizbar sind.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Auftragen eines lösungsmittelfreien, durch Wärme in verar­ beitungsgemäße Viskosität gebrachten, bei Raumtemperatur festen feuchtig­ keitsreaktiven Polyurethanklebstoffs auf Folienstücke (9), dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Zuführorgan (11) für den Klebstoff mit einer Austrittsdüse (14) und zwei gegensinnig umlaufende beheizte Walzen (5) vorgesehen ist, durch deren Walzenspalt die mit einem Klebstoffauftrag zu versehenden Folienstücke (9) durchlaufen, und daß die Austrittsdüse (14) mindestens ge­ gen die Oberfläche (10) einer der Walzen (5) gerichtet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Walzen (5) ein Antrieb zugeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß minde­ stens eine Walze (5) hohl ist und über Anschlüsse für die Zu- und Ableitung eines Wärmeträgermediums verfügt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Walzen (5) auf einer Grundplatte (1) um eine quer zur Drehachse der Walze (5) parallele Achse (2) klappbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellmittel für die Klappbarkeit vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführorgan (11) mit der Austrittsdüse (14) an einem Halter (15) befestigt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (15) um eine Achse (16) klappbar angelenkt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klappantrieb für den Halter (15) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Klappantrieb einen Arbeitszylinder (17) umfaßt.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zuführorgan (11) ein betätigbares Ventil zur gesteuerten Zufuhr von Kleber aufweist.