EP1566225A2 - Vorrichtung zur optisch ansprechenden Verklebung zweier Substratflächen - Google Patents

Vorrichtung zur optisch ansprechenden Verklebung zweier Substratflächen Download PDF

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EP1566225A2
EP1566225A2 EP05001878A EP05001878A EP1566225A2 EP 1566225 A2 EP1566225 A2 EP 1566225A2 EP 05001878 A EP05001878 A EP 05001878A EP 05001878 A EP05001878 A EP 05001878A EP 1566225 A2 EP1566225 A2 EP 1566225A2
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EP
European Patent Office
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substrate
adhesive
nozzle
coating
substrate surface
Prior art date
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EP05001878A
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Jesus Higueras Rodriguez
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Nordson Corp
Original Assignee
Nordson Corp
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a device for connecting two substrate surfaces, comprising means for moving the substrate surface relative to at least one Coating nozzle with a nozzle opening, means for supplying a reaction adhesive to the at least one coating nozzle, means for applying of the reaction adhesive from the at least one coating die on the substrate surface, and means for pressing the two substrate surfaces together.
  • reaction adhesives are adhesives that undergo a chemical crosslinking reaction harden and here the necessary for a bond cohesive and build adhesive forces between the substrates to be bonded.
  • Reaction adhesives are both as one-component adhesives as Also known as two- or multi-component adhesives.
  • component Reaction adhesives crosslink, for example, under the influence of ambient air or the humidity contained in the ambient air. You need to therefore, before application to the substrate in a suitable manner, e.g. under inert Atmosphere are saved.
  • Multi-component reaction adhesives are only shortly before the bonding process of several components mixed together, which react with each other and thereby create networking.
  • Reaction adhesives have over other adhesives, such as Hotmelt adhesives, solvent adhesives or contact adhesives in in many ways superior qualities. Meanwhile, for example PUR reaction adhesives with high mechanical properties available, which are permanently transparent and therefore optically demanding Gluing suitable.
  • reaction adhesive In a gluing process, the reaction adhesive is usually first applied in the liquid state to one or both substrates, and Subsequently, the two substrates are pressed together. The adhesive subsequently hardened by crosslinking of the adhesive and leads to a firm connection of the two substrate surfaces.
  • reaction adhesive After application of the reaction adhesive to the substrate is regular only a limited time (so-called "pot life") for further processing, ie Pressing on or similar, available. Air hardening reaction adhesives are applied to extend the pot life in a thick strand, to the diffusion of atmospheric oxygen or humidity in the adhesive strand to delay and thus slow down the networking.
  • the invention has for its object to provide a device by means of the / a visually appealing bonding of two substrate surfaces is possible.
  • the invention is characterized in a device of the type mentioned by solved that the nozzle opening during the coating process so low of the Substrate surface is spaced, that the coating in the semi-contact mode or in contact mode
  • the invention is based on the finding that the viscosity, the surface tension and the application as a thicker adhesive bead or layer resulting order structure of a visually appealing bonding opposes.
  • the reaction adhesive forms drops or beads with a certain diameter. This diameter is greater, the higher the viscosity of the adhesive is. As the viscosity of currently available standing reactive adhesives does not fall below a certain value, Consequently, the adhesive is in the form of larger drops or a bead applied the adhesive surface and when pressing the two substrate surfaces then occur the problems mentioned above.
  • An application of the adhesive, where the viscosity and surface tension not achieved this adverse effect can, by the coating in the semi-contact mode or in contact mode.
  • nozzle opening has a such distance from the substrate surface to be coated has the Distance of the nozzle opening edge is smaller than the diameter of the drop or the bead, the viscosity and / or the surface tension the adhesive and the dimension of the nozzle opening accordingly would train.
  • contact mode and semi-contact mode often occur side by side, So time-shifted to each other and take turns, because even then, if a coating in contact mode is desired, a short term greater spacing between nozzle opening edge and substrate surface, and thus a semicontact mode may occur.
  • a coating in contact mode is desired, a short term greater spacing between nozzle opening edge and substrate surface, and thus a semicontact mode may occur.
  • Viceversa can then, if one Coating in the semi-contact mode is sought, possible for a short time and transiently contact between nozzle orifice edge and substrate occurs.
  • the quality of the coating does not have to be adversely affected can be, because in both the contact mode and in the semi-contact mode the advantages of the invention can be achieved.
  • the distance between the nozzle opening edge and substrate is controlled so regulated or fixed, that at no time during the coating process a distance greater than that of the viscosity occurs and / or the surface tension of the adhesive and the dimension of the Nozzle opening resulting diameter of a job bead or a drop of the order.
  • an adhesive layer is applied to the substrate surface, whose Layer thickness compared to the otherwise forming thickness in the order as Drop or caterpillar is less. It will be at the same time as the order of the adhesive achieved and thereby already a uniform coating achieved the substrate surface, which causes the problems of incomplete Glueing or squeezing excess adhesive avoided can be.
  • the distance of the nozzle opening from the one to be coated must be Substrate surface as a function of viscosity and / or the surface tension and the dimensions of the nozzle opening are selected. Basically, with a low viscosity of the adhesive is a lesser Spacing required as at a higher viscosity to get a coating in semi-contact mode. It is still with a small nozzle diameter a smaller distance of the nozzle opening from the substrate surface required as a large nozzle opening to a coating in the semi-contact mode to achieve.
  • the Coating nozzle For adjusting the distance of the nozzle opening from the substrate surface is the Coating nozzle expediently in a direction approximately perpendicular to Substrate surface movable.
  • the distance can vary depending on the height of the Substrate, the viscosity of the hot melt adhesive material in the heated state and the dimensions of the nozzle opening before the start of the coating process be set firmly.
  • the distance can be during the Coating process, for example by mechanical scanning or corresponding distance sensors detected and optionally manually or be corrected automatically by means of a drive.
  • the means for moving the substrate surface may, for example, be driven Be performed roles on which the substrate surface is promoted.
  • the coating nozzles can be moved along a travel path and rest the substrate.
  • the means of pressing together the two substrate surfaces can, for example, two opposite, be spaced apart rollers, between which the two substrate surfaces be performed and their distance from each other so measured is that the substrate surfaces are pressed in a predefined manner.
  • the substrate surfaces may be fixed or movable Pad are fixed and by a movable or fixed Pressure roller are pressed together.
  • This heating of the adhesive reduces the viscosity of the adhesive and thus the adverse effects of surface tension reduced. So can a thinner adhesive layer on the substrate surface be achieved. It has also proved to be an advantage that by the Heating one or both substrate surfaces for faster processing the adhesive is possible, and thus the time can be reduced, which is required for bonding.
  • first and / or second means for heating one or both substrate surface (s) provided before the pressing together are.
  • the inventive idea achieved in the same way and be strengthened, because by the heating of one or both substrate surfaces the viscosity of the adhesive is reduced and thus the adverse effects of surface tension can be reduced. So a thinner adhesive layer can be achieved on the substrate surface.
  • surprising advantage has been found that at many adhesives by heating the substrate surface to be coated a better adhesion of the adhesive to the substrate surface is achieved.
  • first and / or second means for heating one or both substrate surfaces provided the adhesive application. This can already be done right now the order of the adhesive whose temperature is increased or maintained or at least only weakened and thus a more even Wetting and low application thickness of the adhesive on the substrate surface be achieved.
  • a further development of the device according to the invention comprises means for folding the substrate (s) after pressing within or outside the bonded substrate surfaces.
  • This training is for many industrial applications of bonded substrate surfaces required, for example to make packaging.
  • These means of folding can, for example as pneumatically driven punches or as guide rails along be carried out a conveyor track or the like.
  • the invention, such a device is particularly advantageous to presentation packaging with completely or partially transparent surfaces too achieve, as this achieves a very attractive appearance of the packaging can be.
  • This heating of the substrate in the region of the substrate surfaces or above it is always advantageous if, after the bonding of the substrate surfaces a folding process of the substrate surfaces or of the substrate takes place. she is both advantageous if means for heating the substrate surfaces already provided prior to pressing or before the adhesive application as well as when this measure has been waived. By the Heating the substrate surfaces between the pressing together and the Wrinkles produce increased elasticity of the adhesive. When appropriate even if the adhesive is selected to be viscous, it can be achieved be until a liquid state of the adhesive. This will be a certain relative movement of the two bonded together substrate surface during the folding process allows and thus avoided by the folding process Tensions are introduced into the substrate.
  • the means for heating the substrate surfaces may be it before pressing them together, before the glue application or between pressing on and Folds, in particular, may be one or more infrared radiators.
  • the warming By means of infrared radiation has the advantage that a very fast Warming can be achieved and not just superficial warming but also in the material interior of the substrate acting warming is achieved.
  • infrared radiation is in terms of their intensity and Contact time precise and quickly controllable.
  • the means for heating the substrate surfaces may be one or more Be hot air blower.
  • the use of hot air blowers is a cost effective Type of heating, in addition, a uniform heating achieved and a targeted heating of the substrate surface allows.
  • the device according to the invention is not based on the use of Infrared radiators or hot air blowers limited.
  • the first, second or third means uses different heating means are, for example, a hot air blower for heating before the adhesive application and an infrared heater for heating between the Pressing on and folding the substrate surfaces or vice versa.
  • other heating means such as Maisroisplatten be used.
  • the coating nozzle has a slot-shaped nozzle opening on.
  • This nozzle shape is particularly advantageous for an order in the semi-contact or contact mode, since this nozzle shape is particularly good set the appropriate distance to the substrate surfaces. Farther can use a slot nozzle an order over a wider area of the substrate surface be achieved, as would be possible with a different nozzle shape.
  • a further development of the device according to the invention comprises a Series of coating nozzles with a nozzle opening which is transverse to the direction of movement spaced apart from each other.
  • the multiple coating nozzles can be arranged one behind the other in a row. You can alternatively staggered to each other or be diagonal to the direction of movement extend.
  • this can be advantageously achieved by that the coating nozzles are not exactly perpendicular to the direction of movement in Row are arranged, but each at an angle between the direction of movement and the direction perpendicular thereto in the substrate surface plane are arranged, for example, along a corresponding Diagonals or staggered to each other.
  • substrate surfaces be coated with a maximum width equal to the width of the row the coating nozzles perpendicular to the direction of movement corresponds. Furthermore, substrate surfaces can be coated whose width is smaller is the maximum width, by the outer coating nozzles, under which no substrate surface passes, be switched off or locked or otherwise prevents adhesive from these outboard Nozzle exits.
  • the coating nozzles can all arranged at the same distance from the substrate surface to be coated be through each of the coating nozzles an order in the semi-contact or contact mode.
  • each one Coating nozzle are assigned and detect whether the respective Coating nozzle is opposite to a substrate surface. That way is an activation or deactivation of the exit of adhesive from the respective Coating nozzle possible in real time.
  • the device according to the invention is advantageously according to a method operated to connect two substrate surfaces, wherein at least one Substrate surface relative to at least one coating nozzle with a nozzle opening is moved, a reaction adhesive from the coating die is dispensed and applied to the substrate surface, and the two substrate surfaces subsequently pressed together, the nozzle opening is so little spaced from the substrate surface, that the coating in the semi-contact mode or in the contact mode.
  • the substrate (s) after bonding be folded inside or outside the bonded substrate surfaces.
  • the device advantageously continues to operate according to the method that the heating of the substrate surfaces before and / or after the adhesive application and / or between the pressing together and the folding by infrared radiation and / or by a flow of heated air.
  • the operation of the device according to the invention can be further developed, by the adhesive from at least one coating nozzle with slot-shaped Nozzle opening is applied.
  • the outlet advantageously such type depending on the width be controlled to be coated substrate surface, only from those Coating nozzles emit adhesive, which is the one to be coated Substrate surface opposite.
  • valve body of a Valve assembly by movement against the flow direction of the material comes into contact with the valve seat to interrupt the flow of material, an abrupt interruption of the adhesive flow is achieved and an unwanted dripping when interrupting the flow of adhesive by means of of the valves largely prevented.
  • This ensures that no reaction adhesive sticking to the outer regions of the nozzle assembly remains after closing the valve assembly, so always a clean, unglued Nozzle arrangement is present at which not or only minimally in undesirably adhere adhesives. This is especially for the processing advantageous from reaction adhesives.
  • valve body attached to a shaft portion and has relative to the shank portion has an expanded cross-section.
  • the shaft section is in this embodiment within a portion of Feed channel with a relative to the shaft portion larger diameter movably arranged, and the valve body is also on constructive easy way between its open and closed position movable.
  • the valve body a substantially frusto-conical portion, the can be brought into contact with the valve seat.
  • material which is located in the feed channel, particularly effective upstream moves, since a displacement effect of the valve body, here the frusto-conical section, which occurs upstream of the material emotional.
  • FIG. 1 shows schematically the course of a bonding and folding process a substrate to a presentation box.
  • the substrate is in vertically stacked form and becomes horizontal from below Direction taken from the stack 100.
  • An infrared radiator 110 heats the substrate to be processed. This is followed by a to be glued Substrate surface coated with a coating nozzle 120 with adhesive.
  • the coating nozzle 120 is described in more detail below with reference to FIG 3 described and can also be referred to as an order header and represents a means for applying a reaction adhesive.
  • the thus prefolded and pre-bonded substrate 100 is under a passed second infrared emitter 130, which the substrate, the glued Substrate surfaces and the adhesive coating reheated and thereby facilitating the subsequent bonding and folding process.
  • the substrate 100 is folded into a box and here the remaining, to be bonded substrate surfaces pressed together.
  • a first substrate 10 of a roller 11 in the vertical direction settled down.
  • the unwound substrate web 12 passes through a they surround infrared radiator 20, which is in the orbital plane and perpendicular extends to the direction of movement of the web.
  • a second substrate 30 is formed by a substrate roller 31 as the substrate web 32 in FIG unwound in the horizontal direction and passes through a second infrared radiator 40.
  • the second infrared radiator 40 encloses the second substrate web 32 and extends in the plane of the substrate web 32 perpendicular to its unwinding direction.
  • the second substrate web 32 After passing through the second infrared radiator 40, the second substrate web 32 under a series of coating nozzles 50 along.
  • the coating nozzles 50 are at a direction transverse to the direction of movement attached to the second substrate web 32 extending support rod 51, the is parallel to the plane of the second substrate web 32.
  • On the support rod 51 are several coating nozzles 50 alternately in the direction of movement of the second substrate web 32 is secured in front of and behind the carrier bar, so that a staggered arrangement of the coating nozzles results.
  • the coating nozzles 50 are so small from the substrate web 32 spaced apart that a coating takes place in the contact mode.
  • the coating nozzles 50a After the substrate web 32 has passed the coating nozzles 50a, is They are coated with a uniform, thin adhesive film.
  • the adhesive-coated second substrate web 32 merges with the first Substrate web 12 merged and between two press rollers 60, 61 pressed together.
  • the distance between the two press rollers 60, 61 is dimensioned that a good compression of the substrate web 32 with the substrate web 12 is achieved without damaging them or air pockets in the Adhesive film left behind.
  • the pressed-on substrate webs 12, 32 are in horizontal Direction out of the press rollers 60, 61 led out and a Nachverpressung between two Nachverpressungsrollen 70, 71 supplied. Following this the bonded substrate webs 80 are wound onto a roll 81.
  • the apparatus shown in Figure 1 and 2 for applying liquid Glue on a relative to the device in the direction of the drawn Arrow movable substrate 32 has a shown in Figure 3 in detail Application head 51 on.
  • the upper part of the applicator head 51 comprises an electro-pneumatically actuable control part 4 (see Figure 4), the an Base 6 is mounted.
  • a nozzle assembly 8 is at the bottom of the Base 6 mounted.
  • the base 6 is in turn at a not shown, fixed carrier mounted.
  • the control part 4 is by means of two Compressed air lines 10, 11 connected to a compressed air source, not shown, which provides about a pressure of 6 bar. With the help of a solenoid valve 12, the control part 4 can be acted upon with compressed air.
  • the Base 6 is formed with a bore 7, in which a lower portion of the control part 4 is inserted.
  • the base 6 are in the upper Area two connection bores 21, 23, optionally with a compressed air line can be connected.
  • electrically actuated applicator heads be used.
  • the valve assembly essentially comprises a valve body 14, a with this connected rod-shaped shaft portion 16, and a Valve seat 44.
  • the valve body 14 cooperates with the valve seat 44 in such a way, that the flow of material by movement of the valve body 14 in a closed position interrupted and by movement in an open position is released.
  • the valve body 14 comes by a movement in contact with the valve seat, contrary to the flow direction of the material, to interrupt the material flow.
  • a differential pressure piston 18 is on the upper movable shaft portion 16 attached.
  • the piston 18 is arranged axially displaceable.
  • the piston 18 is formed with a central bore in which a part the shaft portion 16 is arranged.
  • On one at the end of the shaft section 16 trained external thread is a nut 24 screwed, which secures the piston 18 to the shaft portion 16.
  • a gas-fillable space 26 which is acted upon by gas pressure. This can be a force on the Pistons 18 are applied.
  • another gas-filled space 28 formed by means of a connection channel is acted upon by the line 10 with compressed air.
  • the piston 18 has an upper active surface 34 which is larger than a lower active surface 36, so that at the same pressure in the rooms 26 and 30 different large resulting forces on the piston 18 act.
  • the piston - in Figure 3 down - in the direction of the nozzle assembly 8 are pressed, so that the valve body 14 in its opening position is pressed.
  • a coil spring 32 disposed with its spring force acts on the piston 18 and this - in Figure 3 upwards - in the Closed position of the valve assembly biases.
  • the solenoid valve 12 is opened. Thereby In the space 26, a pressure is generated which is approximately equal to that of the compressed air source corresponds and acts on the active surface 34. In room 28 prevails throughout the pressure of the compressed air source. Since the effective area 34 is greater than the active surface 28, the piston 18 is moved in the direction of the substrate 32. To close the valve assembly and thus interrupting the Adhesive flow, the solenoid valve 12 is switched so that the Pressure in the space 26 is reduced. For this purpose, compressed air is turned off the solenoid valve 12 is discharged to the environment. By this pressure reduction in the space 26, the piston 18 through the on the active surface 36 attacking resultant force "pushed up" and the valve body 14 is moved to the closed position. Here, the spring force acts supporting the spring 32.
  • the nozzle assembly 8 during a the order at least partially with the relative to the outlet opening moving substrate in contact, outer contact area 74, which is arranged on the mouthpiece 70.
  • the contact area 74 has, as can be seen from Figures 1 and 10, a relative to the substrate 32 diverging, curved section. He extends starting from an outlet opening opposite to the direction of movement of the Substrate 32 - in Figure 1 to the left - and is part-circular in cross-section educated.
  • the substrate is flat and is located on the Contact area 74, but it may have a slightly curved course, for example, if it is designed as guided by rolls of foil.
  • the moving substrate 32 is separated from the curved portion of the Contact area 74 to the outlet opening or the plurality in series juxtaposed outlet openings of the slot nozzle arrangement guided. Is the outlet opening of the nozzle assembly in operation not exactly aligned relative to the substrate 32, for example because the substrate of a guide device not exactly on a desired Rail is guided or because the entire application head 2 is not is arranged exactly in a desired position on the carrier, then the substrate from the contact portion also to the exit opening guided.
  • a gun axis 75 which is parallel to an outlet channel in the nozzle assembly is arranged to be up to about 20% over a Vertical axis is inclined, a good adhesive application can still be realized can, in this case, the substrate from the contact region 74 so to a Outlet opening is performed that realizes a clean adhesive application can be.
  • the Nozzle assembly 8 In the direction of movement of the substrate 32 behind an outlet opening, the Nozzle assembly 8 has a tear-off edge 76 attached to the mouthpiece receptacle 68 is arranged.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung zweier Substratflächen (12,32), umfassend Mittel zum Bewegen der Substratfläche relativ zu mindestens einer Beschichtungsdüse (50) mit einer Düsenöffnung; Mittel zum Zuführen eines Reaktionsktebstoffs zu der mindestens einen Beschichtungsdüse (50); Mittel zum Auftragen des Reaktionsklebstoffs aus der mindestens einen Beschichtungsdüse auf die Substratfläche, und Mittel (60,61,70,71) zum Aufeinanderpressen der beiden Substratflächen (12,32). Erfindungsgemäß wird die Düsenöffnung beim Beschichtungsvorgang so gering von der Substratfläche (32) beabstandet, dass die Beschichtung im Semikontaktmodus oder im Kontaktmodus erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung zweier Substratflächen, umfassend Mittel zum Bewegen der Substratfläche relativ zu mindestens einer Beschichtungsdüse mit einer Düsenöffnung, Mittel zum Zuführen eines Reaktionsklebstoffs zu der mindestens einen Beschichtungsdüse, Mittel zum Auftragen des Reaktionsklebstoffs aus der mindestens einen Beschichtungsdüse auf die Substratfläche, und Mittel zum Aufeinanderpressen der beiden Substratflächen.
Es ist bekannt, Substratflächen mittels Reaktionsklebstoff miteinander zu verkleben. Reaktionsklebstoffe sind Klebstoffe, die durch eine chemische Vernetzungsreaktion aushärten und hierbei die für eine Klebung erforderlichen kohäsiven und adhäsiven Kräfte zwischen den zu verklebenden Substraten aufbauen. Reaktionsklebstoffe sind sowohl als einkomponentige Klebstoffe als auch als zwei- oder mehrkomponentige Klebstoffe bekannt. Einkomponentige Reaktionsklebstoffe vernetzen beispielsweise unter Einfluss der Umgebungsluft oder der in der Umgebungsluft enthaltenen Luftfeuchtigkeit. Sie müssen daher vor dem Auftrag auf das Substrat in geeigneter Weise, z.B. unter inerter Atmosphäre gespeichert werden. Mehrkomponentige Reaktionsklebstoffe werden erst kurz vor dem Verklebungsvorgang aus mehreren Komponenten zusammengemischt, die miteinander reagieren und dabei die Vernetzung bewirken.
Reaktionsklebstoffe weisen gegenüber anderen Klebstoffen, wie beispielsweise Schmelzklebstoffen, Lösungsmittelklebstoffen oder Kontaktklebstoffen in vielerlei Hinsicht überlegene Eigenschaften auf. Inzwischen sind beispielsweise PUR- Reaktionsklebstoffe mit hohen mechanischen Eigenschaften verfügbar, die dauerhaft transparent sind und sich daher für optisch anspruchsvolle Verklebungen eignen.
Bei einem Verklebungsvorgang wird regelmäßig zunächst der Reaktionsklebstoffe im flüssigem Zustand auf eines oder beide Substrate aufgetragen, und nachfolgend werden die beiden Substrate aufeinander gepresst. Der Klebstoff härtet darauf folgend durch Vernetzung des Klebstoffs aus und führt zu einer festen Verbindung der beiden Substratflächen.
Nach dem Auftrag des Reaktionsklebstoffs auf das Substrat steht regelmäßig nur eine begrenzte Zeit (sog. "Topfzeit") für die weitere Verarbeitung, also das Aufeinanderpressen o.ä., zur Verfügung. Luftaushärtende Reaktionsklebstoffe werden zur Verlängerung der Topfzeit in einem dicken Strang aufgetragen, um die Diffusion des Luftsauerstoffs oder der Luftfeuchtigkeit in den Klebstoffstrang zu verzögern und so die Vernetzung zu verlangsamen.
Insbesondere, wenn das vorgenannte Verfahren zur Verklebung von Substratflächen transparenter Substrate oder von Substratflächen, die sich nach Fertigstellung des entsprechenden Produkts im Sichtbereich befinden, verwendet wird, kann mit den bekannten Verklebungsverfahren kein zufriedenstellendes Ergebnis erzielt werden. So tritt regelmäßig eine ungleichmäßige, unterbrochene Klebefläche auf. Weiterhin ist die Dosierung der Klebstoffmenge beim Auftragen auf die Substratfläche oft nicht exakt genug zu dosieren. Infolgedessen wird entweder nur eine teilweise Verklebung der Substratflächen erzielt, was zu einer mechanisch nicht zufriedenstellenden Verbindung der Substratflächen führt. Bei zuviel Klebstoffauftrag oder dem Auftrag eines Klebstoffstrangs tritt hingegen das Problem auf, dass der Klebstoff an einigen Stellen oder über die gesamte Erstreckung der Substratfläche seitlich aus dem Klebespalt herausgepresst wird, wenn die Substratflächen aufeinander gepresst werden. Dieser herausgepresste Klebstoffüberschuss führt regelmäßig zur Notwendigkeit einer Nachbehandlung. Darüber hinaus ist er in der Regel nur mit viel Aufwand restlos zu entfernen und es besteht die Gefahr, dass der überschüssige, austretende Klebstoff verläuft oder auf Substratbereiche tropft, die dadurch verschmutzt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, mittels dem/der eine optisch ansprechendere Verklebung zweier Substratflächen möglich ist.
Die Erfindung wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Düsenöffnung beim Beschichtungsvorgang so gering von der Substratfläche beabstandet ist, dass die Beschichtung im Semikontaktmodus oder im Kontaktmodus erfolgt
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die sich aus der Viskosität, der Oberflächenspannung und des Auftrags als dickere Klebstoffraupe oder - schicht ergebende Auftragsstruktur einer optisch ansprechenden Verklebung entgegensteht. Der Reaktionsklebstoff bildet Tropfen oder Raupen mit einem bestimmten Durchmesser aus. Dieser Durchmesser ist um so größer, je höher die Viskosität des Klebstoffs ist. Da die Viskosität der derzeit zur Verfügung stehenden Reaktionsklebstoffe einen bestimmten Wert nicht unterschreitet, wird der Klebstoff folglich in Form von größeren Tropfen oder einer Raupe auf die Klebefläche aufgetragen und beim Verpressen der beiden Substratflächen treten dann die eingangs genannten Probleme auf.
Ein Auftrag des Klebstoffs, bei dem die Viskosität und Oberflächenspannung nicht diesen nachteiligen Effekt erzielt, kann durch die Beschichtung im Semikontaktmodus oder im Kontaktmodus durchgeführt werden.
Unter Kontaktmodus ist zu verstehen, dass das Substrat unmittelbar auf Düsenöffnungsrandes aufliegt und sich erst durch Herauspressen von Klebstoff aus der Düse ein geringer Abstand zwischen dem Düsenöffnungsrand und der zu beschichtenden Substratfläche einstellt.
Unter Semikontaktmodus ist hierbei zu verstehen, dass die Düsenöffnung einen solchen Abstand von der zu beschichtenden Substratfläche hat, dass der Abstand des Düsenöffnungsrandes kleiner ist als der Durchmesser des Tropfens oder der Raupe, der/die sich der Viskosität und/oder der Oberflächenspannung des Klebstoffs und der Abmessung der Düsenöffnung entsprechend ausbilden würde.
In der Praxis treten häufig Kontaktmodus und Semikontaktmodus nebeneinander, also zeitversetzt zueinander und abwechselnd auf, da selbst dann, wenn eine Beschichtung im Kontaktmodus angestrebt wird, eine kurzzeitige größere Beabstandung zwischen Düsenöffnungsrand und Substratfläche, und somit ein Semikontaktmodus auftreten kann. Viceversa kann dann, wenn eine Beschichtung im Semikontaktmodus angestrebt wird, möglich, dass kurzzeitig und übergangsweise ein Kontakt zwischen Düsenöffnungsrand und Substrat auftritt. Die Qualität der Beschichtung muss hiervon nicht nachteilig beeinflusst werden, denn sowohl im Kontaktmodus als auch im Semikontaktmodus können die erfindungsgemäßen Vorteile erreicht werden. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen Düsenöffnungsrand und Substrat so gesteuert, geregelt oder fest eingestellt wird, dass zu keinem Zeitpunkt des Beschichtungsvorgangs ein Abstand auftritt, der größer ist als der sich der Viskosität und/oder der Oberflächenspannung des Klebstoffs und der Abmessung der Düsenöffnung ergebende Durchmesser einer Auftragsraupe oder eines Auftragstropfens.
Durch die Beschichtung im Semikontakt- oder Kontaktmodus wird erreicht, dass eine Klebstoffschicht auf die Substratfläche aufgetragen wird, deren Schichtdicke gegenüber der sich sonst ausbildenden Dicke beim Auftrag als Tropfen oder Raupe geringer ist. Es wird zugleich mit dem Auftrag ein Verstreichen des Klebstoffs erzielt und hierdurch bereits eine gleichmäßige Beschichtung der Substratfläche erzielt, wodurch die Probleme eines unvollständigen Verklebens oder Herauspressens von Klebstoffüberschuss vermieden werden können.
Im Kontaktmodus wird sich der Abstand zwischen dem Düsenöffnungsrand in Abhängigkeit der Beweglichkeit von Substrat und Düse in Abstandsrichtung und in Abhängigkeit des Auftragsdrucks, der Viskosität des Klebstoffs und der Düsengröße einstellen. Je steifer und somit unbeweglicher die Anordnung von Substrat und Düse in Abstandsrichtung ist, desto höher muss der Druck sein, mit dem der Klebstoff aus der Düse gepresst wird.
Im Semikontaktmodus muss der Abstand der Düsenöffnung von der zu beschichtenden Substratfläche in Abhängigkeit der Viskosität und/oder der Oberflächenspannung und der Abmessungen der Düsenöffnung gewählt werden. Grundsätzlich ist bei einer geringen Viskosität des Klebstoffs ein geringerer Abstand erforderlich als bei einer höheren Viskosität, um eine Beschichtung im Semikontaktmodus zu erzielen. Es ist weiterhin bei einem kleinen Düsendurchmesser ein geringerer Abstand der Düsenöffnung von der Substratfläche erforderlich als bei einer großen Düsenöffnung, um eine Beschichtung im Semikontaktmodus zu erzielen.
Zum Einstellen des Abstands der Düsenöffnung von der Substratfläche ist die Beschichtungsdüse zweckmäßigerweise in einer Richtung etwa senkrecht zur Substratfläche beweglich. Der Abstand kann in Abhängigkeit der Höhe des Substrats, der Viskosität des Heißschmelzklebewerkstoffs im erwärmten Zustand und den Abmessungen der Düsenöffnung vor dem Beginn des Beschichtungsvorgangs fest eingestellt werden. Der Abstand kann während des Beschichtungsvorgangs beispielsweise durch mechanische Abtastung oder entsprechende Abstandssensoren erfasst und gegebenenfalls manuell oder mittels eines Antriebs automatisch korrigiert werden.
Die Mittel zum Bewegen der Substratfläche können beispielsweise als angetriebene Rollen ausgeführt sein, auf denen die Substratfläche gefördert wird. Alternativ können die Beschichtungsdüsen entlang eines Verfahrweges bewegt werden und das Substrat stillstehen. Die Mittel zum Aufeinanderpressen der beiden Substratflächen können beispielsweise zwei gegenüberliegende, voneinander beabstandete Rollen sein, zwischen denen die beiden Substratflächen durchgeführt werden und deren Abstand voneinander so bemessen ist, dass die Substratflächen in vordefinierter Weise aufeinandergepresst werden. Alternativ können die Substratflächen auf einer feststehenden oder beweglichen Unterlage fixiert werden und durch eine bewegliche bzw. feststehende Druckrolle aufeinandergepresst werden.
Bei einer ersten vorteilhaften Fortbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Mittel zum Erwärmen des Reaktionsklebstoffs vor dem Auftrag auf die Substratfläche bereitgestellt.
Durch diese Erwärmung des Klebstoffs wird die Viskosität des Klebstoffs verringert und somit werden die nachteiligen Auswirkungen der Oberflächenspannung verringert. So kann eine dünnere Klebstoffschicht auf der Substratfläche erzielt werden. Es hat sich weiterhin als Vorteil gezeigt, dass durch die Erwärmung einer oder beider Substratflächen eine schnellere Verarbeitung des Klebstoffs möglich ist, und somit die Zeit reduziert werden kann, welche zur Verklebung erforderlich ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn erste und/oder zweite Mittel zum Erwärmen einer bzw. beider Substratfläche(n) vor dem Aufeinanderpressen bereitgestellt sind. Hierdurch kann die erfindungsgemäße Idee in gleicher Weise erzielt und verstärkt werden, denn durch die Erwärmung einer oder beider Substratflächen wird die Viskosität des Klebstoffs verringert und somit werden die nachteiligen Auswirkungen der Oberflächenspannung verringert werden. So kann eine dünnere Klebstoffschicht auf der Substratfläche erzielt werden. Es hat sich weiterhin als Vorteil gezeigt, dass durch die Erwärmung einer oder beider Substratflächen eine schnellere Verarbeitung des Klebstoffs möglich ist, und somit die Zeit reduziert werden kann, welche zur Verklebung erforderlich ist. Als weiterer, überraschender Vorteil hat sich herausgestellt, dass bei vielen Klebstoffen durch Erwärmung der zu beschichtenden Substratfläche eine bessere Haftung des Klebstoffs auf der Substratfläche erreicht wird.
Um diesen Effekt zu verstärken ist es insbesondere vorteilhaft, wenn erste und/oder zweite Mittel zum Erwärmen einer bzw. beider Substratfläche(n) vor dem Klebstoffauftrag bereitgestellt sind. Hierdurch kann bereits im Moment des Auftrags des Klebstoffs dessen Temperatur erhöht oder gehalten werden oder zumindest nur abgeschwächt verringert werden und so eine gleichmäßigere Benetzung und geringe Auftragsstärke des Klebstoffs auf der Substratfläche erzielt werden.
Eine weitere Fortbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst Mittel zum Falten des/der Substrat(e) nach dem Aufeinanderpressen innerhalb oder außerhalb der verklebten Substratflächen. Diese Fortbildung ist für vielerlei industrielle Anwendungen verklebter Substratflächen erforderlich, beispielsweise um Verpackungen herzustellen. Diese Mittel zum Falten können beispielsweise als pneumatisch angetriebene Stempel oder als Leitschienen entlang einer Förderbahn oder Ähnliches ausgeführt sein. Die erfindungsgemäße, solcher Art fortgebildete Vorrichtung ist insbesondere vorteilhaft, um Präsentationsverpackungen mit ganz oder teilweise transparenten Flächen zu erzielen, da hierdurch eine sehr ansprechende Optik der Verpackungen erreicht werden kann.
Eine Fortbildung derjenigen Ausführungsformen der erfindungemäßen Vorrichtung, welche Mittel zur Faltung der Substratflächen beinhalten, sieht dritte Mittel zum Erwärmen des/der Substrat(e) zumindest im Bereich der Substratflächen zwischen dem Aufeinanderpressen und dem Falten vor.
Diese Erwärmung des Substrats im Bereich der Substratflächen oder darüber hinaus ist immer dann vorteilhaft, wenn nach der Verklebung der Substratflächen ein Faltvorgang der Substratflächen oder des Substrats erfolgt. Sie ist sowohl dann vorteilhaft, wenn Mittel zur Erwärmung der Substratflächen bereits vor dem Aufeinanderpressen oder vor dem Klebstoffauftrag bereitgestellt sind als auch dann, wenn auf diese Maßnahme verzichtet wurde. Durch die Erwärmung der Substratflächen zwischen dem Aufeinanderpressen und dem Falten wird eine erhöhte Elastizität des Klebstoffs erzeugt. Bei entsprechend gewählter Erwärmung kann sogar ein viskoses Verhalten des Klebstoffs erzielt werden, bis zu einem flüssigen Zustand des Klebstoffs. Hierdurch wird eine gewisse Relativbewegung der beiden miteinander verklebten Substratfläche beim Faltvorgang ermöglicht und somit vermieden, dass durch den Faltvorgang Spannungen in das Substrat eingebracht werden. Als weiterer Vorteil hat sich erwiesen, dass durch die Erwärmung des Klebstoffs eine Relativbewegung der beiden Substratflächen zueinander beim Faltvorgang erfolgt und bei nachfolgender Abkühlung der Substratflächen und Aushärtung des Reaktionsklebstoffes zwischen den Substratflächen das Substrat in dem gefalteten Zustand fixiert wird, wodurch ein erleichterter Faltvorgang und ein sehr ebenes Erscheinungsbild der an die Faltstelle angrenzenden Substratflächen erzeugt wird und Eigenspannungen, die sonst durch die Faltung erzeugt würden, verringert oder vermieden werden.
Die Mittel zum Erwärmen der Substratflächen, sei es vor dem Aufeinanderpressen, vor dem Klebstoffauftrag oder zwischen Aufeinanderpressen und Falten, können insbesondere ein oder mehrere Infrarotstrahler sein. Die Erwärmung mittels Infrarotstrahlung weist den Vorteil auf, dass eine sehr schnelle Erwärmung erzielt werden kann und eine nicht nur oberflächliche Erwärmung sondern auch in das Materialinnere des Substrats wirkende Erwärmung erzielt wird. Infrarotstrahlung ist darüber hinaus hinsichtlich ihrer Intensität und Einwirkzeit präzise und schnell steuerbar.
Alternativ können die Mittel zum Erwärmen der Substratflächen ein oder mehrere Heißluftgebläse sein. Die Verwendung von Heizluftgebläsen ist eine kostengünstige Art der Erwärmung, die darüber hinaus eine gleichmäßige Erwärmung erzielt und eine gezielte Erwärmung der Substratoberfläche ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist jedoch nicht auf die Verwendung von Infrarotstrahlern oder Heißluftgebläsen beschränkt. Insbesondere können für die ersten, zweiten oder dritten Mittel verschiedene Erwärmungsmittel verwendet werden, beispielsweise ein Heißluftgebläse für die Erwärmung vor dem Klebstoffauftrag und ein Infrarotstrahler für die Erwärmung zwischen dem Aufeinanderpressen und dem Falten der Substratflächen oder anders herum. Weiterhin können andere Erwärmungsmittel wie beispielsweise Kontaktheizplatten verwendet werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Beschichtungsdüse eine schlitzförmige Düsenöffnung auf. Diese Düsenform ist besonders vorteilhaft bei einem Auftrag im Semikontakt- oder Kontaktmodus, da sich bei dieser Düsenform besonders gut ein entsprechender Abstand zu den Substratflächen einstellen lässt. Weiterhin kann mit einer Schlitzdüse ein Auftrag über eine breitere Fläche der Substratfläche erzielt werden, als dies mit einer anderen Düsenform möglich wäre.
Eine weitere Fortbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst eine Reihe von Beschichtungsdüsen mit einer Düsenöffnung, welche quer zur Bewegungsrichtung voneinander beabstandet sind. Die mehreren Beschichtungsdüsen können hintereinander in einer Reihe angeordnet sein. Sie können alternativ gestaffelt zueinander versetzt sein oder sich diagonal zur Bewegungsrichtung erstrecken. Für einen gleichmäßigen Auftrag ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Abstand der Beschichtungsdüsen senkrecht zur Bewegungsrichtung klein ist, dies kann vorteilhaft dadurch erzielt werden, dass die Beschichtungsdüsen nicht exakt senkrecht zur Bewegungsrichtung in Reihe angeordnet sind, sondern jeweils in einem Winkel zwischen der Bewegungsrichtung und der senkrecht hierzu liegenden Richtung in Substratflächenebene angeordnet sind, beispielsweise entlang einer entsprechenden Diagonalen oder gestaffelt zueinander.
Mit dieser Fortbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Substratflächen mit einer maximalen Breite beschichtet werden, die der Breite der Reihe der Beschichtungsdüsen senkrecht zur Bewegungsrichtung entspricht. Weiterhin können Substratflächen beschichtet werden, deren Breite geringer ist als die maximale Breite, indem die außenliegenden Beschichtungsdüsen, unter denen keine Substratfläche durchläuft, abgeschaltet oder gesperrt werden oder in sonstiger Weise verhindert wird, dass Klebstoff aus diesen außenliegenden Düsen austritt.
Durch diese Fortbildung wird die Gleichmäßigkeit des Auftrags des Klebstoffs auf eine große Fläche verbessert. Die Beschichtungsdüsen können dabei alle im gleichen Abstand zu der zu beschichtenden Substratfläche angeordnet sein um durch jede der Beschichtungsdüsen einen Auftrag im Semikontakt- oder Kontaktmodus zu erzielen. Alternativ ist es auch bei bestimmten Auftragsarten vorteilhaft, die Beschichtungsdüsen in einem unterschiedlichen Abstand zu der zu beschichtenden Substratfläche anzuordnen um solcherart einen Auftrag des Klebstoffmaterials in verschiedenen Schichtstärken, beispielsweise in einer von innen nach außen abnehmenden Schichtstärke zu erzielen und hierdurch eine günstige Abführung der Luft beim Aufeinanderpressen der Substratflächen zu erzielen. Dadurch kann vermieden werden, dass Luftblasen zwischen den zu verklebenden Substratflächen im Klebstoff nach dem Aufeinanderpressen eingeschlossen bleiben und das optische Erscheinungsbild stören.
Bei der zuvor beschriebenen Fortbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es insbesondere vorteilhaft, wenn eine Steuerung zur Verhinderung des Austritts des Klebstoffs aus einzelnen oder mehreren Düsen in Abhängigkeit der Breite der zu beschichtenden Substratfläche solcherart bereitgestellt ist, dass nur aus denjenigen Beschichtungsdüsen Klebstoff austritt, welche der zu beschichtenden Substratfläche gegenüberliegen. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung für Substrate unterschiedlicher Abmessungen verwendet werden. Weiterhin ist es möglich, Substrate zu beschichten, deren zu beschichtende Substratfläche sich in den Abmessungen in Bewegungsrichtung ändert, d. h. breiter oder schmaler wird. Zur Steuerung der vorgenannten Art können ergänzend Erfassungssensoren bereitgestellt sein, die jeweils einer Beschichtungsdüse zugeordnet sind und detektieren, ob der jeweiligen Beschichtungsdüse eine Substratfläche gegenüberliegt. Auf diese Weise ist eine Aktivierung oder Deaktivierung des Austritts von Klebstoff aus der jeweiligen Beschichtungsdüse in Echtzeit möglich.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorteilhafterweise nach einem Verfahren zur Verbindung zweier Substratflächen betrieben, bei dem zumindest eine Substratfläche relativ zu mindestens einer Beschichtungsdüse mit einer Düsenöffnung bewegt wird, ein Reaktionsklebstoff aus der Beschichtungsdüse abgegeben und auf die Substratfläche aufgetragen wird, und die beiden Substratflächen nachfolgend aufeinandergepresst werden, wobei die Düsenöffnung so gering von der Substratfläche beabstandet ist, dass die Beschichtung im Semikontaktmodus oder im Kontaktmodus erfolgt.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn eine oder beide Substratfläche(n) vor dem Aufeinanderpressen und/oder vor dem Klebstoffauftrag erwärmt wird.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das/die Substrat(e) nach der Verklebung innerhalb oder außerhalb der verklebten Substratflächen gefaltet werden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das/die Substrat(e) zumindest im Bereich der Substratflächen zwischen dem Aufeinanderpressen und dem Falten erwärmt werden..
Die Vorrichtung arbeitet vorteilhafterweise weiterhin nach dem Verfahren, dass die Erwärmung der Substratflächen vor und/oder nach dem Klebstoffauftrag und/oder zwischen dem Aufeinanderpressen und dem Falten durch Infrarotstrahlung und/oder durch eine Strömung erwärmter Luft erfolgt.
Der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann weiter fortgebildet werden, indem der Klebstoff aus mindestens einer Beschichtungsdüse mit schlitzförmiger Düsenöffnung aufgetragen wird.
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn der Austritt des Klebstoffs aus einer Reihe von Beschichtungsdüsen erfolgt, welche quer zur relativen Bewegungsrichtung zwischen Substrat und Beschichtungsdüsen voneinander beabstandet sind.
Dabei kann der Austritt vorteilhafterweise solcher Art in Abhängigkeit der Breite der zu beschichtenden Substratfläche gesteuert werden, dass nur aus denjenigen Beschichtungsdüsen Klebstoff austritt, welche der zu beschichtenden Substratfläche gegenüberliegen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, bei der der Ventilkörper einer Ventilanordnung durch eine Bewegung entgegen der Flussrichtung des Materials mit dem Ventilsitz in Berührung kommt, um den Materialfluss zu unterbrechen, wird eine abrupte Unterbrechung des Klebstoffflusses erreicht und ein unerwünschtes Nachtropfen beim Unterbrechen des Klebstoffflusses mittels des Ventile weitgehend verhindert. Dadurch wird erreicht, dass kein Reaktions-Klebstoff an den äußeren Bereichen der Düsenanordnung kleben bleibt nach dem Schließen der Ventilanordnung, so dass stets eine saubere, unverklebte Düsenanordnung vorhanden ist, an welcher nicht oder nur minimal in unerwünschter Weise Klebstoffe anhaften. Dies ist insbesondere für die Verarbeitung von Reaktions-Klebstoffen vorteilhaft.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Ventilkörper an einem Schaftabschnitt befestigt und weist relativ zu dem Schaftabschnitt einen erweiterten Querschnitt auf. Somit ist auf einfache Weise eine erfindungsgemäße Ventilanordnung gebildet. Der Schaftabschnitt ist bei dieser Ausführungsform innerhalb eines Abschnitts des Zuführkanals mit einem relativ zum Schaftabschnitt größeren Durchmesser bewegbar angeordnet, und der Ventilkörper ist ebenfalls auf konstruktiv einfache Weise zwischen seiner Öffnungs- und Schließstellung bewegbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Ventilkörper einen im wesentlichen kegelstumpfförmigen Abschnitt auf, der mit dem Ventilsitz in Berührung bringbar ist. Auf diese Weise wird Material, das sich in dem Zuführkanal befindet, besonders wirksam stromaufwärts bewegt, da eine Verdrängungswirkung des Ventilkörpers, hier des kegelstumpfförmigen Abschnitts, auftritt, die das Material stromaufwärts bewegt.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der anhängenden Zeichnungen erklärt. Es zeigen:
Figur 1
eine perspektivische Ansicht eines schematischen Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verklebung und Faltung eines Substrats zu einer Klarsichtbox, und
Figur 2
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verbindung zweier Substrate in Form von auf einer Rolle aufgewickelter Bahnmaterialien.
Figur 3
eine teilgeschnittene Detailansicht eines Auftragskopfes der erfindungsgemäßen Vorrichtung und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
Figur 1 zeigt schematisch den Ablauf eines Verklebungs- und Faltungsvorgangs eines Substrats zu einer Präsentationsbox.
Das Substrat liegt in vertikal gestapelter Form vor und wird von unten in horizontaler Richtung aus dem Stapel 100 entnommen. Ein Infrarotstrahler 110 erwärmt das zu verarbeitende Substrat. Hierauf folgend wird eine zu verklebende Substratfläche mit einer Beschichtungsdüse 120 mit Klebstoff beschichtet. Die Beschichtungsdüse 120 ist nachfolgend näher anhand von Figur 3 beschrieben und kann auch als Auftragskopf bezeichnet werden und stellt ein Mittel zum Auftragen eines Reaktions-Klebstoffs dar.
Nach der Beschichtung mit Klebstoff werden einzelne Substrateckflächen 101, 102 Substratseitenflächen 103, 104 mit Klebstoff beschichtet (nicht dargestellt) und hierauf folgend einwärts gefaltet und aufeinandergepresst (nicht dargestellt). Auf der Substratseitenfläche 104 befindet sich die Klebstoffbeschichtung 105.
Das solcherart vorgefaltete und vorverklebte Substrat 100 wird unter einem zweiten Infrarotstrahler 130 hindurchgeführt, welcher das Substrat, die verklebten Substratflächen und die Klebstoffbeschichtung erneut erwärmt und dadurch den nachfolgenden Klebe- und Faltvorgang erleichtert.
Schließlich wird das Substrat 100 zu einer Box gefaltet und hierbei die verbleibenden, zu verklebenden Substratflächen aufeinandergepresst.
In Figur 2 wird ein erstes Substrat 10 von einer Rolle 11 in vertikaler Richtung nach unten abgewickelt. Die abgewickelte Substratbahn 12 durchläuft einen sie umschließenden Infrarotstrahler 20, der sich in der Bahnebene und senkrecht zur Bewegungsrichtung der Bahn erstreckt.
Ein zweites Substrat 30 wird von einer Substratrolle 31 als Substratbahn 32 in horizontaler Richtung abgewickelt und durchläuft einen zweiten Infrarotstrahler 40. Der zweite Infrarotstrahler 40 umschließt die zweite Substratbahn 32 und erstreckt sich in der Ebene der Substratbahn 32 senkrecht zu ihrer Abwickelrichtung.
Nach Durchlauf durch den zweiten Infrarotstrahler 40 wird die zweite Substratbahn 32 unter einer Reihe von Beschichtungsdüsen 50 entlang geführt. Die Beschichtungsdüsen 50 sind an einer sich quer zur Bewegungsrichtung der zweiten Substratbahn 32 erstreckenden Trägerstange 51 befestigt, die parallel zur Ebene der zweiten Substratbahn 32 liegt. An der Trägerstange 51 sind mehrere Beschichtungsdüsen 50 abwechselnd in Bewegungsrichtung der zweiten Substratbahn 32 vor und hinter der Trägerstange befestigt, so dass sich eine gestaffelte Anordnung der Beschichtungsdüsen ergibt.
Die Beschichtungsdüsen 50 sind so gering von der Substratbahn 32 beabstandet, dass eine Beschichtung im Kontaktmodus erfolgt.
Aus den vierzehn Beschichtungsdüsen 50a, unter denen die zweite Substratbahn 32 durch läuft, wird Heißschmelzklebstoff abgegeben, der auf die Substratbahn aufgetragen wird. Die außenliegenden zwölf Beschichtungsdüsen 50b, unter denen keine Substratbahn durchläuft, sind deaktiviert.
Nachdem die Substratbahn 32 die Beschichtungsdüsen 50a passiert hat, ist sie mit einem gleichmäßigen, dünnen Klebstofffilm beschichtet.
Die mit Klebstoff beschichtete zweite Substratbahn 32 wird mit der ersten Substratbahn 12 zusammengeführt und zwischen zwei Pressrollen 60, 61 aufeinandergepresst. Der Abstand der beiden Pressrollen 60, 61 ist so bemessen, dass eine gute Verpressung der Substratbahn 32 mit der Substratbahn 12 erzielt wird, ohne diese zu beschädigen oder Lufteinschlüsse im Klebstofffilm zurückzulassen.
Die aufeinandergepressten Substratbahnen 12, 32 werden in horizontaler Richtung aus den Pressrollen 60, 61 herausgeführt und einer Nachverpressung zwischen zwei Nachverpressungsrollen 70, 71 zugeführt. Hierauf folgend werden die miteinander verklebten Substratbahnen 80 auf eine Rolle 81 aufgewickelt.
Die in Figur 1 und 2 dargestellte Vorrichtung zum Auftragen von flüssigem Klebstoff auf ein relativ zu der Vorrichtung in Richtung des eingezeichneten Pfeils bewegbaren Substrat 32 weist einen in Figur 3 im Detail dargestellten Auftragskopf 51 auf. Der obere Teil des Auftragskopfes 51 umfasst ein elektro-pneumatisch betätigbares Steuerteil 4 (vgl. Figur 4), das an ein Grundteil 6 montiert ist. Eine Düsenanordnung 8 ist an der Unterseite des Grundteils 6 montiert. Das Grundteil 6 ist seinerseits an einem nicht dargestellten, ortsfesten Träger montiert. Das Steuerteil 4 ist mittels zweier Druckluftleitungen 10, 11 an eine nicht dargestellte Druckluftquelle angeschlossen, die etwa einen Druck von 6 bar bereitstellt. Mit Hilfe eines Magnetventils 12 kann das Steuerteil 4 mit Druckluft beaufschlagt werden. Das Grundteil 6 ist mit einer Bohrung 7 ausgebildet, in die ein unterer Abschnitt des Steuerteils 4 eingesetzt ist. In dem Grundteil 6 sind im oberen Bereich zwei Anschlussbohrungen 21, 23, die wahlweise mit einer Druckluftleitung verbunden werden können. Alternativ können jedoch erfindungsgemäß auch andere, beispielsweise elektrisch betätigbare Auftragsköpfe zum Einsatz kommen.
Die Ventilanordnung umfasst im Wesentlichen einen Ventilkörper 14, einen mit diesem verbundenen stabförmigen Schaftabschnitt 16, und einen Ventilsitz 44. Der Ventilkörper 14 wirkt mit dem Ventilsitz 44 derart zusammen, dass der Materialfluss durch Bewegung des Ventilkörpers 14 in eine Schließstellung unterbrochen und durch Bewegung in eine Öffnungsstellung freigegeben wird. Der Ventilkörper 14 kommt durch eine Bewegung entgegen der Flussrichtung des Materials mit dem Ventilsitz in Berührung, um den Materialfluss zu unterbrechen.
Ein Differenzdruck-Kolben 18 ist an dem oberen bewegbaren Schaftabschnitt 16 befestigt. Der Kolben 18 ist axial verschieblich angeordnet. Der Kolben 18 ist mit einer zentralen Bohrung ausgebildet, in der ein Teil des Schaftabschnitts 16 angeordnet ist. Auf ein am Ende des Schaftabschnitts 16 ausgebildetes Außengewinde ist eine Mutter 24 aufgeschraubt, die den Kolben 18 an dem Schaftabschnitt 16 sichert.
Oberhalb des Kolbens 18 ist ein mit Gas befüllbarer Raum 26 vorgesehen, der mit Gasdruck beaufschlagbar ist. Hierdurch kann eine Kraft auf den Kolben 18 aufgebracht werden. Unterhalb des Kolbens 18 ist ein weiterer mit Gas befüllbarer Raum 28 ausgebildet, der mittels eines Anschluss-Kanals durch die Leitung mit Druckluft 10 beaufschlagbar ist. Der Kolben 18 weist eine obere Wirkfläche 34 auf, die größer ist als eine untere Wirkfläche 36, so dass bei gleichem Druck in den Räumen 26 bzw. 30 unterschiedlich große resultierende Kräfte auf den Kolben 18 wirken. Bei gleichen Drücken würde der Kolben - in Figur 3 nach unten - in Richtung auf die Düsenanordnung 8 gedrückt werden, so dass der Ventilkörper 14 in seine Öffnungsstellung gedrückt wird.
In dem Raum 28 ist konzentrisch zum im Wesentlichen zylindrischen Schaftabschnitt 16 eine Spiral-Feder 32 angeordnet, die mit ihrer Federkraft auf den Kolben 18 wirkt und diesen - in Figur 3 nach oben - in die Schließstellung der Ventilanordnung vorspannt.
Zum Öffnen der Ventilanordnung und somit Freigeben des Klebstoffflusses wird im Ausführungsbeispiel das Magnetventil 12 geöffnet. Dadurch wird in dem Raum 26 ein Druck erzeugt, der etwa dem der Druckluftquelle entspricht und der auf die Wirkfläche 34 wirkt. Im Raum 28 herrscht durchgehend der Druck der Druckluftquelle. Da die Wirkfläche 34 größer ist als die Wirkfläche 28, wird der Kolben 18 in Richtung auf das Substrat 32 bewegt. Zum Schließen der Ventilanordnung und somit Unterbrechen des Klebstoffflusses wird das Magnetventil 12 derart geschaltet, dass der Druck in dem Raum 26 reduziert wird. Zu diesem Zweck wird Druckluft aus dem Magnetventil 12 an die Umgebung abgelassen. Durch diese Druckreduzierung in dem Raum 26 wird der Kolben 18 durch die an der Wirkfläche 36 angreifende resultierende Kraft "nach oben" gedrückt und der Ventilkörper 14 wird in die Schließstellung bewegt. Hierbei wirkt die Federkraft der Feder 32 unterstützend.
Nahe der Austrittsöffnungen weist die Düsenanordnung 8 einen während des Auftrags mindestens teilweise mit dem sich relativ zur Austrittsöffnung bewegenden Substrat in Kontakt befindlichen, äußeren Kontaktbereich 74 auf, der an dem Mundstück 70 angeordnet ist. Der Kontaktbereich 74 hat, wie aus den Figuren 1 und 10 ersichtlich ist, einen relativ zum Substrat 32 divergierenden, gekrümmten Abschnitt. Er erstreckt sich ausgehend von einer Austrittsöffnung entgegen der Bewegungsrichtung des Substrats 32 - in Figur 1 nach links - und ist im Querschnitt teilkreisförmig ausgebildet. In Figur 1 ist das Substrat eben dargestellt und liegt an dem Kontaktbereich 74, es kann aber einen leicht gekrümmten Verlauf aufweisen, beispielsweise wenn es als von Rollen geführte Folie ausgebildet ist.
Das sich bewegende Substrat 32 wird von dem gekrümmten Abschnitt des Kontaktbereichs 74 zu der Austrittsöffnung oder den mehreren in Reihe nebeneinander angeordneten Austrittsöffnungen der Schlitzdüsenanordnung geführt. Ist die Austrittsöffnung der Düsenanordnung im Betrieb nicht exakt relativ zum Substrat 32 ausgerichtet, beispielsweise weil das Substrat von einer Führungsvorrichtung nicht genau auf einer gewünschten Bahn geführt wird oder weil der gesamte Auftragskopf 2 nicht exakt in einer gewünschten Position am Träger angeordnet ist, dann wird das Substrat von dem Kontaktabschnitt ebenfalls zu der Austrittsöffnung geführt. Versuche haben beispielsweise ergeben, dass in dem Fall, dass das Substrat 32 im Wesentlichen horizontal angeordnet ist und relativ hierzu eine Auftragskopf-Achse 75, die parallel zu einen Austrittskanal in der Düsenanordnung angeordnet ist, um bis zu etwa 20% gegenüber einer Vertikalachse geneigt ist, ein guter Klebstoffauftrag noch realisiert werden kann, da das Substrat in diesem Fall von dem Kontaktbereich 74 so zu einer Austrittsöffnung geführt wird, dass ein sauberer Klebstoffauftrag realisiert werden kann.
In Bewegungsrichtung des Substrats 32 hinter einer Austrittsöffnung weist die Düsenanordnung 8 eine Abrisskante 76 auf, die an der Mundstückaufnahme 68 angeordnet ist.

Claims (21)

  1. Vorrichtung zur Verbindung zweier Substratflächen, umfassend
    Mittel zum Bewegen der Substratfläche relativ zu mindestens einer Beschichtungsdüse mit einer Düsenöffnung,
    Mittel zum Zuführen eines Reaktionsklebstoffs zu der mindestens einen Beschichtungsdüse,
    Mittel zum Auftragen des Reaktionsklebstoffs aus der mindestens einen Beschichtungsdüse auf die Substratfläche, und
    Mittel zum Aufeinanderpressen der beiden Substratflächen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Düsenöffnung beim Beschichtungsvorgang so gering von der Substratfläche beabstandet ist, dass die Beschichtung im Semikontaktmodus oder im Kontaktmodus erfolgt
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch Mittel zum Erwärmen des Reaktionsklebstoffs vor dem Auftrag auf die Substratfläche.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    gekennzeichnet durch erste und/oder zweite Mittel zum Erwärmen einer bzw. beider Substratfläche(n) vor dem Aufeinanderpressen.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
    gekennzeichnet durch erste und/oder zweite Mittel zum Erwärmen einer bzw. beider Substratfläche(n) vor dem Klebstoffauftrag.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch Mittel zum Falten des/der Substrat(e) nach dem Aufeinanderpressen innerhalb oder außerhalb der verklebten Substratflächen.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch dritte Mittel zum Erwärmen des/der Substrat(e) zumindest im Bereich der Substratflächen zwischen dem Aufeinanderpressen und dem Falten.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6 mit Mitteln zum Erwärmen zumindest einer Substratfläche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die ersten, zweiten und/oder dritten Mittel zum Erwärmen der Substratflächen Infrarotstrahler sind.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7 mit Mitteln zum Erwärmen zumindest einer Substratfläche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die ersten, zweiten und/oder dritten Mittel zum Erwärmen der Substratflächen Heißluftgebläse sind.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsdüse eine schlitzförmige Düsenöffnung aufweist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Reihe von Beschichtungsdüsen mit einer Düsenöffnung, welche quer zur Bewegungsrichtung voneinander beabstandet sind,
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
    gekennzeichnet durch eine Steuerung zur Verhinderung des Austritts des Klebstoffs aus einzelnen oder mehreren Düsen in Abhängigkeit der Breite der zu beschichtenden Substratfläche solcherart, dass nur aus denjenigen Beschichtungsdüsen Klebstoff austritt, welche der zu beschichtenden Substratfläche gegenüberliegen.
  12. Vorrichtung nach einem vorstehenden Ansprüche,
    bei der die Beschichtungsdüse eine Düsenanordnung sowie eine Ventilanordnung zum Unterbrechen des Klebstoffflusses aufweist, wobei die Ventilanordnung einen bewegbaren Ventilkörper sowie einen Ventilsitz aufweist.
  13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Düsenanordnung mit mindestens einem mit einem Zuführkanal verbundenen und in eine Austrittsöffnung zum Abgeben von Material mündenden Austrittskanal sowie durch eine Ventilanordnung zum Unterbrechen des Materialflusses, die einen bewegbaren Ventilkörper sowie einen Ventilsitz aufweist, wobei der Ventilkörper mit dem Ventilsitz derart zusammenwirkt, dass der Materialfluss durch Bewegung des Ventilkörpers in eine Schließstellung unterbrochen wird und in eine Öffnungsstellung freigegeben wird,
    und dadurch, dass der Ventilkörper durch eine Bewegung entgegen der Flussrichtung des Materials mit dem Ventilsitz in Berührung kommt, um den Materialfluss zu unterbrechen.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper an einem Schaftabschnitt befestigt ist, der relativ zu dem Schaftabschnitt einen erweiterten Querschnitt aufweist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper einen im wesentlichen kegelstumpfförmigen Abschnitt aufweist, der mit dem Ventilsitz in Berührung bringbar ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 13, 14 oder 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper einen sich an den kegelstumpfförmigen Abschnitt anschließenden, im wesentlichen kreisscheibenförmigen Abschnitt aufweist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper einen weiteren im wesentlichen kegelstumpfförmigen Abschnitt aufweist, der sich an den kreisscheibenförmigen Abschnitt anschließt.
  18. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Schaftabschnitt an einem beidseitig mit Druckluft beaufschlagbaren Differenzdruck-Kolben befestigt ist, der durch Druckbeaufschlagung zusammen mit dem Ventilkörper bewegbar ist.
  19. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper in der Öffnungsstellung im wesentlichen in einer zylindrischen Ausnehmung angeordnet ist.
  20. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Düsenanordnung im unteren Bereich nahe der Austrittsöffnung einen teilweise während des Auftrags mit dem sich relativ zur Austrittsöffnung bewegenden Substrat in Kontakt kommenden äußeren Kontaktbereich aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Kontaktbereich (74) einen relativ zum Substrat divergierenden, gekrümmten Abschnitt aufweist.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 20,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich sich ausgehend von der Austrittsöffnung entgegen der Bewegungsrichtung des Substrats erstreckt.
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