DE69200662T2 - Verfahren zum Auftrag eines Klebemittels. - Google Patents

Verfahren zum Auftrag eines Klebemittels.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen eines Klebemittels, umfassend mindestens zwei Komponenten. Die Komponenten werden auf einer eine glatte Oberfläche aufweisenden Auftragswalze vermischt. Das Gemisch wird anschließend zu einem mit Nuten versehenen Teil derselben Walze übertragen, wodurch es auf den vorgesehenen Gegenstand aufgetragen wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
  • Härtende Klebemittelsysteme bestehen meist aus zwei Komponenten, dem Harz und dem Härter, die in Form einer vorvermischten Zusammensetzung oder einzeln zugegeben und auf dem zu klebenden Gegenstand vermischt aufgetragen werden können, wie beispielsweise offenbart in der Schwedischen Patentschrift 373 525. Beim Vermischen der Komponenten vor dem Auftragen beginnt das Härtungsverfahren unmittelbar, was bei schnellen Systemen, beispielsweise Systemen mit Härtungszeiten von weniger als etwa 1 Stunde, strikte Anforderungen für kurze Verarbeitungszeiten stellt. Darüberhinaus begegnet man häufig Verstopfungsproblemen in der Misch- und Auftragsvorrichtung, insbesondere im Fall des Stillstandes oder von Funktionsstörungen. Wenn Harz und Härter getrennt zugegeben werden, wird es manchmal schwierig, ein homogenes Gemisch zu erhalten, insbesondere, wenn das Klebemittel und der Härter beträchtliche Unterschiede in der Viskosität aufweisen.
  • GB-A-2 010 111 offenbart eine Vorrichtung zum Vermischen und Auftragen eines zwei Komponenten umfassenden Klebemittels. Die Vorrichtung umfaßt eine Auftragswalze und eine Rakelwalze. Harz und Härter werden getrennt zu einem Reservoir gegeben, das zwischen Auftragswalze und Rakelwalze gebildet wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Lösung der vorstehend genannten Probleme durch Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, geeignet zum Vermischen und Ausbreiten eines härtenden Klebemittelsystems, wobei der Klebemittel und der Härter wirksam unmittelbar vor dem Auftragen vermischt werden, während gleichzeitig die Gefahr des Verstopfens minimiert wird.
  • Gemäß der Erfindung wurden diese Aufgaben mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung, angeführt in den beigefügten Ansprüchen, gelöst. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Vermischen und Auftragen eines mindestens zwei Komponenten umfassenden Klebemittels, beispielsweise Harz und Härter, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
  • (a) Zuführen der Komponenten zu einer Mischzone auf einer Auftragswalze, die sich vorzugsweise um im wesentlichen die horizontale Achse dreht, wobei die Zone eine im wesentlichen glatte Oberfläche aufweist;
  • (b) Vermischen der Komponenten und anschließend Übertragen des Gemisches auf eine Ausbreitungszone, angeordnet auf derselben Walze neben der Mischzone und umfassend Nuten, die längs des Umfanges der Walze verlaufen; und
  • (c) Anwenden des Klebemittels auf den vorgesehenen Gegenstand über die mit Nuten versehene Ausbreitungszone, vorzugsweise direkt, jedoch ist indirektes Auftragen ebenfalls möglich.
  • Vorzugsweise findet Mischen und Überführen der Klebemittelkomponenten aus der Mischzone zu der Ausbreitungszone unter Wirkung einer Dosierwalze statt, die im wesentlichen sich parallel zu der Auftragswalze befindet und in einer Richtung entgegengesetzt zu der der Auftragswalze gedreht wird, wobei die Dosierungswalze vorzugsweise eine im wesentlichen glatte Oberfläche aufweist und in einer unterschiedlichen oder gleichen peripheren Geschwindigkeit wie die Auftragswalze rotiert. In geeigneter Weise sind die Auftragswalze und die Dosierungswalze in verschiedenen vertikalen Ebenen angeordnet, beide Walzen rotieren vorzugsweise derart, daß ihre umlaufenden Oberflächen in ihren oberen Positionen gegeneinander bewegt werden.
  • Es ist bevorzugt, daß die Komponenten des Klebemittels gegen die Mischzone von oben zugeführt werden und abwärts durch Rotation zwischen die zwei Walzen gezogen werden. Gleichfalls ist es bevorzugt, daß die Komponente des Klebemittels in der größten Menge, was in den meisten härtenden Klebemittelsystemen das Harz ist, so zugeführt wird, daß sie zunächst mit der Mischzone der Walze in Kontakt kommt und dann mit deren Drehung zu dem Dosierungspunkt der zweiten Komponente befördert wird. Die Komponenten können jedoch auch zu nebeneinander angeordneten Bereichen, gesehen in Drehrichtung der Walze, oder durch einen üblichen Auslaß zu demselben Bereich der Mischzone der Walze geführt werden. Der wesentliche Punkt der Erfindung besteht darin, daß der hauptsächliche Vermischungsvorgang in der Mischzone der Walze stattfindet. Für eine weitere Verbesserung des Mischens kann der Fließwiderstand zwischen der Mischzone und der Ausbreitungszone durch Vorantreiben des Klebemittels zur Durchführung durch einen Spalt zwischen den umlaufenden Flächen der Walzen und einem Verteiler in Form einer Platte, vorzugsweise ausdehnend in einer Ebene im wesentlichen rechtwinklig zu den Flächen der Walzen, erhöht werden.
  • Die ausgleichende Tendenz bewirkt, daß das Klebemittel automatisch aus der Mischzone in die Ausbreitungszone fließt. Das vermischte Klebemittel wird vorzugsweise über die Ausbreitungszone unter der Wirkung von sich helikal erstrekkenden Nuten in dieser Zone verteilt. Es erwies sich als vorteilhaft, Nuten, die ein Gewinde bilden, zu verwenden, die während der Rotation der Walze etwas zu dem Klebemittel zurück zu der glatten Mischzone führen. Dies bewirkt, daß das Klebemittel zirkuliert und führt zum verbesserten Vermischen, während verhindert wird, daß sich das Klebemittel am hinteren Ende der Ausbreitungszone sammelt.
  • Wenn der Abstand zwischen der Mischzone bei der Auftragswalze und der Dosierungswalze zu kurz ist, könnte die Reibungswärme ein rasches Härten einiger Klebemittelsysteme hervorrufen. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es bevorzugt, eine Auftragswalze zu verwenden mit einem Hauptdurchmesser bei der mit Nuten versehenen Verbreitungszone, der größer ist als der Durchmesser bei der glatten Vermischungszone.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, geeignet zur Ausführung des nun beschriebenen Verfahrens. Insbesondere umfaßt die Vorrichtung eine Auftragswalze, die um eine im wesentlichen horizontale Rotationsachse drehbar ist und deren umlaufende Fläche eine Mischzone mit einer im wesentlichen glatten Oberfläche aufweist und eine Ausbreitungszone, angeordnet zwischen der Mischzone und gebildet mit Nuten, die längs des Umfanges der Walze verlaufen und Mittel zum Zuführen von zwei Komponenten zu der Mischzone.
  • Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung auch eine Dosierwalze, die bevorzugt im wesentlichen parallel zu der Auftragswalze angeordnet ist und die angehalten ist, in entgegengesetzter Richtung dazu zu rotieren, wobei die Dosierungswalze geeigneterweise derart ausgelegt ist, daß die zwei Walzen in verschiedenen vertikalen Ebenen vorliegen und zum Rotieren angepaßt sind, so daß die umlaufenden Flächen der Walze in deren oberen Stellungen gegeneinander bewegt werden. Die Walzen können derart ausgelegt sein, daß sie in derselben oder in verschiedenen umlaufenden Geschwindigkeiten rotieren.
  • Vorzugsweise verlaufen die Nuten in der Ausbreitungszone als Helix, so daß sie ein Gewinde bilden, das vorzugsweise so ausgelegt ist, daß das in den Nuten vorliegende Klebemittel des Gewindeganges in die vorgesehene Drehrichtung gegen die Mischzone bewegt wird. Es ist ebenfalls bevorzugt, daß der Hauptdurchmesser der Auftragswalze bei der Ausbreitungszone größer ist als der Durchmesser der Auftragswalze bei der Mischzone.
  • Vorzugsweise enthält die Auftragswalze eine glatte Mischzone und daneben angeordnet eine vertiefte Ausbreitungszone, jedoch sind auch andere Varianten denkbar. Beispielsweise kann die Walze eine zentrale Mischzone aufweisen und angeordnet an jeder Seite davon Ausbreitungszonen, die dann geeigneterweise sich entgegengesetzt windende Richtungen aufweisen.
  • Die Vorrichtung kann auch einen Verteiler umfassen, der die Durchführung zwischen der Mischzone und der Ausbreitungszone als Spalt definiert. Die Verteilung kann in Form einer Platte, vorzugsweise im wesentlichen im rechten Winkel zu der Oberfläche der Walzen und vorzugsweise angeordnet an der Grenzlinie zwischen Mischzone und Verteilerzone vorliegen.
  • Das Verfahren und die Vorrichtung können für alle Klebemittel angewendet werden, die zwei zu vermischende Bestandteile umfassen. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft zur Verwendung von härtenden Klebemittelsystemen, wenn Harz und Härter schwierig zu mischen sind, beispielsweise wenn sie große Viskositätsunterschiede aufweisen oder wenn die zugeführten Mengen beträchtlich schwanken. Beispielsweise wurde es als möglich angesehen, in ausreichendem Maße ein Harz mit einer Viskosität von etwa 15 000 MPa s und einen Härter mit einer Viskosität von etwa 100 MPa s zu vermischen, während der Härter beispielsweise in einer Menge von etwa 1 bis etwa 35 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Harzes, zugegeben werden. Beispiele von gewöhnlich härtenden Klebemittelsystemen, auf die die Anmeldung anwendbar ist, sind PVA mit Isocyanathärter, PVAC mit Chromnitrathärter, Resorcin mit Formaldehydhärter und Carbamid mit pH-senkendem Härter, wie Aluminiumchlorid. Die vorstehend genannten und weitere Klebemittelsysteme können zum Auftragen eines Klebemittels auf vorzugsweise ausgedehnte Gegenstände verwendet werden, wie Ausgangsmaterialien für Schichtholz. Die Vorrichtung der Erfindung ist eine vergleichsweise einfache Konstruktion, sie ist leicht zu reinigen und mit einem sehr geringen Systemdruckabfall zu betreiben. Dank des raschen Verfahrens zum Vermischen der Klebmittelkomponenten der Anmeldung ist die Verstopfungsgefahr in der Ausrüstung sehr gering.
  • Die Erfindung wird nun im einzelnen mit Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Mischen und Verteilen des Klebemittels darstellt und Figur 2 eine schematische Draufsicht auf dieselbe Vorrichtung darstellt, Figur 3 zeigt eine Einzelheit in der Auftragswalze in derselben Vorrichtung.
  • Die erläuterte Vorrichtung umfaßt eine Auftragswalze 1 (angeordnet links in Figur 1), deren umlaufende Oberfläche eine glatte Mischzone 10, angeordnet an der rechten Kantenstellung (siehe Figur 2), gesehen in Rotationsrichtung und eine Verteilungszone 11 aufweist, die neben der Mischzone angeordnet und vorzugsweise helikal vertieft, d.h. zu einem Gewindegang geformt ist. Die Auftragswalze 1 ist vorgesehen, sich in Uhrzeigerrichtung zu drehen, während eine Dosierwalze 2, die daneben angeordnet ist und vorzugsweise einen etwas geringeren Durchmesser aufweist, vorgesehen ist, im entgegengesetzten Uhrzeigersinn zu rotieren, wobei die umlaufenden Flächen der Walzen 1 und 2 in ihren oberen Positionen sich gegeneinander bewegen. Wenn die Auftragswalze 1, gesehen von der Zone 10, zur Drehung im Uhrzeigersinn vorgesehen ist, hat die Ausbreitungszone 11 geeigneterweise ein rechtsgängiges Gewinde. Wenn die Walze, von der Mischzone aus gesehen, stattdessen im entgegengesetzten Uhrzeigersinn rotieren würde, würde sie somit geeigneterweise ein linksgängiges Gewinde haben. Die Nuten können beispielsweise eine Höhe von etwa 0,1 bis etwa 5 mm aufweisen und der Gewindegang kann beispielsweise eine Steigung von etwa 5 bis etwa 20 Nuten pro 25 mm aufweisen. Die Mischzone macht vorzugsweise etwa 5 bis etwa 60 %, insbesondere etwa 10 bis etwa 30 %, der umlaufenden Fläche aus, während die Ausbreitungszone den Rest ausmacht. Die umlaufende Oberfläche der Auftragswalze 1, sowohl in der Mischzone 10, als auch in der Ausbreitungszone 11, ist vorzugsweise aus biegsamen Material, wie Naturgummi oder synthetischem Gummi, während die umlaufende Fläche der Dosierungswalze 2 hart, aber auch flexibel sein kann und, beispielsweise aus Stahl oder Gummi, bestehen kann. Die Dosierungswalze 2 wird geeigneterweise so angeordnet, daß ihr unterster Punkt auf einem höheren Niveau ist als der unterste Punkt der Auftragswalze 1. Vorzugsweise ist die Dosierungswalze 2 auf der gleichen Höhe angeordnet oder auf einem etwas höheren Niveau als die Auftragswalze 1. Der vertikale Abstand zwischen den Rotationsachsen der zwei Walzen 1, 2 ist geeigneterweise geringer als der Radius der Auftragswalze 1, vorzugsweise weniger als die Hälfte des Radius. Der kürzeste Abstand zwischen den umlaufenden Flächen der zwei Walzen 1, 2 ist geeigneterweise einstellbar. Die Abstandseinstellung bestimmt, wieviel Klebemittel in die Verteilungszone 11 überführt wird und kann beispielsweise 0 bis etwa 10 mm, vorzugsweise etwa 0,1 bis etwa 1 mm betragen.
  • Oberhalb der glatten Mischzone 10 der Auftragswalze 1 sind Mittel in Form von Dosierungsleitungen 3, 4 bereitgestellt zum separaten Zuführen der Klebemittelkomponenten, im wesentlichen Harz und Härter. Wenn das Harz in einer größeren Menge als der Härter zugeführt werden soll und die Walze 1 zur Rotation im Uhrzeigersinn vorgesehen ist, wird das Harz geeigneterweise durch die linke Leitung 3 zugeführt und der Härter durch die rechte Leitung 4, so daß das Harz als ein Film auf der Mischzone 10 angewendet wird, bevor der Härter aufgetragen wird. Obwohl nicht in den Figuren dargestellt, ist es klar, daß die Mittel 3, 4 zur Zuführung der Klebemittelkomponenten auch anders angeordnet werden können, beispielsweise in derselben axialen Ebene, so daß die Dosierungspunkte der Komponenten nebeneinander gesehen in Drehrichtung der Auftragswalze 1 angeordnet sind. Die Leitungen 3, 4 können ebenfalls zu einer gemeinsamen Auslaßöffnung oberhalb der Mischzone 10 kombiniert werden.
  • An der Grenze zwischen der Mischzone 10 und der Ausbreitungszone 11 wird ein Verteiler 5 bereitgestellt in Form einer im wesentlichen vertikalen Platte 5, eingeführt zwischen den Walzen 1, 2 sowie im wesentlichen rechtwinklig angeordnet zu den umlaufenden Oberflächen der Walzen 1, 2. Die vertikale Anordnung der Platte 5 kann schwanken und wird geeigneterweise so ausgelegt, daß sie einen engen Spalt 6 zwischen der Platte 5 und der betreffenden Walze 1, 2 festlegt, wobei dieser Spalt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 50 mm liegt. In vielen Fällen kann der Verteiler 5 weggelassen werden.
  • Eine bevorzugte Vorrichtung umfaßt auch eine Zuführwalze 7, angeordnet unterhalb der Auftragswalze 1 und vorgesehen zum Drehen in entgegengesetzter Richtung, bezogen auf die Auftragswalze. Die Zuführwalze 7 weist vorzugsweise eine flexible umlaufende Oberfläche, beispielsweise Kautschuk, auf und vorzugsweise ist sie in willkürlicher Weise mit Nuten versehen. Die Zuführwalze 7 wird so ausgelegt, daß sie zur Zuführung der Gegenstände 8, die mit Klebemittel versehen werden sollen, beiträgt.
  • Figur 3 zeigt eine Einzelheit der Auftragswalze 1 an der Grenze zwischen der Verteilerzone 11 und der Mischzone 10. Es scheint, daß der Hauptdurchmesser ∅A der Auftragswalze 1 in der Ausbreitungszone 11 etwas größer ist als der Durchmesser ∅B der Walze 1 an der Mischzone 10.
  • Wenn ein härtendes Klebemittel auf einen Gegenstand 8 angewendet wird, arbeitet die dargestellte Vorrichtung wie folgt. Die Auftragswalze 1 und die Dosierungswalze 2 drehen sich in Uhrzeigerrichtung bzw. im entgegengesetzten Uhrzeigersinn, während das Harz durch die linke Dosierungsleitung 3 zugeführt wird, so daß es als Film auf der glatten Oberfläche der Mischzone 10 abgeschieden wird und der Härter auf diesen Film durch die rechte Dosierungsleitung 4 zugeführt wird. Harz und Härter kommen somit nicht miteinander in Kontakt bis zur Mischzone 10 der Auftragswalze 1. Wenn die Leitungen 3 und 4 zu einem gemeinsamen Auslaß vereinigt werden, kommen Harz und Härter sicherlich miteinander in Kontakt, jedoch das Hauptmischverfahren findet nicht vor der Mischzone 10 statt. Unterstützt durch die Dosierungswalze 2 werden Harz und Härter wirksam vermischt und zu der mit Nuten versehenen Ausbreitungszone 11 übertragen. Die Auftragswalze 1 und die Dosierungswalze 2 können mit derselben Geschwindigkeit gedreht werden, wodurch die umlaufende Geschwindigkeit der Auftragswalze höher wird als die der Dosierungswalze 2. Wenn ein Verteiler 5 verwendet wird, erhöht er den Fließwiderstand gegen die Ausbreitungszone 11, was zusätzlich das Vermischen von Harz und Härter verbessert. Die Reibungswärme, die in der Mischzone 10 anfällt, wird klein gehalten, da der hauptsächliche Durchmesser ∅A der Auftragswalze 1 bei der Ausbreitungszone 11 größer ist als der Durchmesser ∅B der Walze 1 bei der Mischzone 10. Die ausgleichende Tendenz verhilft dem Klebemittel, gegen das entfernte Ende der Ausbreitungszone 11 zu fließen. Unter der Wirkung der rechtsgängigen Gewindenuten wird etwas Klebemittel zurückgeführt und somit über die Ausbreitungszone 11 zirkulieren. Dies sichert die Bildung einer Klebmittelschicht von im wesentlichen gleichförmiger Dicke über die gesamte Ausbreitungszone 11, wobei das Klebemittel anschließend auf den Gegenstand 8 aufgetragen wird, der sich zwischen der Ausbreitungszone 11 und der Auftragswalze 1 und der unterhalb angeordneten Zuführwalze 7 befindet. Der Gegenstand wird vorzugsweise gedehnt und kann beispielsweise aus Ausgangsmaterial zur Herstellung von laminierten Holzprodukten bestehen.
  • Die Erfindung sollte nicht derart aufgefaßt werden, daß sie auf die vorstehend beschriebene und in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform beschränkt ist, sondern zahlreiche Modifizierungen davon sind denkbar innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche.

Claims (10)

1. Verfahren zum Mischen und Auftragen eines mindestens zwei Komponenten umfassenden Klebemittels, das die Schritte umfaßt:
(a) Zuführen der Komponenten in eine Mischzone (10) auf eine drehende Auftragswalze (1), wobei die Zone eine im wesentlichen glatte Oberfläche aufweist;
(b) Vermischen der Komponenten und anschließend Überführen des Gemisches in eine Ausbreitungszone (11), die auf derselben Walze (1) neben der Mischzone (10) angeordnet ist und Vertiefungen umfaßt, die längs des Umfangs der Walze verlaufen; und
(c) Auftragen des Klebemittels auf den vorgesehenen Gegenstand (8) über die vertiefte Ausbreitungszone (11).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischen und Übertragen aus der Mischzone (c) in die Ausbreitungszone (11) unter der Wirkung einer Dosierwalze (2) stattfindet, die im wesentlichen parallel zu der Auftragswalze (1) angeordnet ist und relativ dazu in entgegengesetzter Richtung rotiert.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fließwiderstand zwischen der Mischzone (10) und der Ausbreitungszone (11) durch Vorantreiben des Klebemittels zum Leiten durch einen Spalt (6) zwischen den umlaufenden Flächen der Walzen (1, 2) und einem Verteiler (5) erhöht ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente des Klebemittels, die in der größten Menge zugegeben wird, so zugeführt wird, daß sie zuerst mit der Mischzone (10) der Auftragswalze (1) in Kontakt kommt und anschließend durch deren Rotation zu dem Dosierpunkt der zweiten Komponente befördert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten des Klebemittels Harz und Härter umfassen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das vermischte Klebemittel über die Ausbreitungszone (11) unter der Wirkung von sich helikal erstreckenden Nuten in der Ausbreitungszone verteilt wird, wobei die Nuten einen Gewindegang bilden, der während der Drehung der Walze einen Teil des Klebemittels rückwärts zur glatten Mischzone (10) führt.
7. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 einschließlich einer drehbaren Auftragswalze (1), dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Fläche der drehbaren Auftragswalze (1) eine Mischzone (10) mit im wesentlichen glatter Oberfläche und eine Ausbreitungszone (11), angeordnet neben der Mischzone und versehen mit Nuten, die sich längs des Umfanges der Walze erstrecken und Mittel (3, 4) zur Zuführung der zwei Komponenten der Mischzone (10) umfaßt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Dosierwalze (2) umfaßt, die in entgegengesetzter Richtung, bezogen auf die Auftragswalze (1), drehbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptdurchmesser (∅A) der Auftragswalze (1) in der Verteilungszone (11) größer ist als der Durchmesser (∅B) der Auftragswalze (1) in der Mischzone (10).
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten in der Ausbreitungszone (11) sich in Form einer Helix unter Bildung eines Gewindeganges erstrecken, der so ausgerichtet ist, daß das in den Nuten des Gewindeganges vorliegende Klebemittel in der vorgesehenen Drehrichtung zur Mischzone (10) gefördert wird.
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