EP4063027A1 - Heissleimauftragssystem - Google Patents

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Publication number
EP4063027A1
EP4063027A1 EP21165182.3A EP21165182A EP4063027A1 EP 4063027 A1 EP4063027 A1 EP 4063027A1 EP 21165182 A EP21165182 A EP 21165182A EP 4063027 A1 EP4063027 A1 EP 4063027A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hot melt
melt
pressure
melting
application system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21165182.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lena Leuker
Dominik Damen
Lars Scherberich
Marco Abelius
Wilhelm Istemaas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baumer HHS GmbH
Original Assignee
Baumer HHS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baumer HHS GmbH filed Critical Baumer HHS GmbH
Priority to EP21165182.3A priority Critical patent/EP4063027A1/de
Priority to DE102022106709.2A priority patent/DE102022106709A1/de
Publication of EP4063027A1 publication Critical patent/EP4063027A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/10—Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • B05C11/1042—Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material provided with means for heating or cooling the liquid or other fluent material in the supplying means upstream of the applying apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/10—Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • B05C11/1002—Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves
    • B05C11/1007—Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves responsive to condition of liquid or other fluent material
    • B05C11/1013—Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves responsive to condition of liquid or other fluent material responsive to flow or pressure of liquid or other fluent material

Definitions

  • the invention relates to a hot melt application system, in particular a hot melt application system for applying an aqueous hot melt to a substrate, and a method for applying an aqueous hot melt to a substrate.
  • Aqueous hot glues are used in the production of packaging made of fiber-based material, such as folding boxes or corrugated cardboard packaging made of paper or cardboard, and in the bonding of paper-based materials in paper processing applications.
  • aqueous hot melt is to be understood as meaning that a hot melt placed in a melting tank of a conventional hot melt application system has a partially or fully incorporated water component or a water/fluid mixture component whose boiling point or the upper limit of a boiling range is below 110°C.
  • the hot glue does not have to be liquid, but can also be highly viscous to solid.
  • a highly viscous to solid hot melt can be fed into the tank of the melter in the form of blocks or granules.
  • the water content in the hot melt can be 3% to 70%.
  • the known devices and methods have the disadvantage that the evaporation of water in the melting tank changes the viscosity of the molten aqueous home glue, which can lead in particular to the molten aqueous hot melt no longer being process-stable through an application device of a conventional hot melt application system the substrate can be applied.
  • This effect must be reversed by adding water. Water has to be topped up, especially in open systems where the water evaporates into the environment.
  • a hot melt application system for applying an aqueous hot melt to a substrate, comprising a melting device which is designed to melt the aqueous hot melt, the melting device having a melting tank which is designed to receive the molten aqueous hot melt , wherein the melting tank can be closed in a pressure-tight manner, an application device which is designed to apply the molten aqueous hot-melt adhesive to the substrate, a delivery line which fluidically connects the melting tank to the application device, the delivery line being designed to deliver the molten aqueous hot-melt adhesive from the melting tank of the applicator and a pressure regulation element fluidly connected to the melt tank and configured to regulate air pressure in the melt tank to promote evaporation of water from the melted aqueous hot melt in the melt to reduce costs.
  • the melting device is designed to heat the aqueous hot melt contained in the melting tank to a temperature between 45° C. and 70° C. in order to melt the aqueous hot melt and to obtain the molten aqueous hot melt.
  • the delivery line is designed to be heatable.
  • the melted, aqueous hot melt is applied to the substrate with a constant viscosity.
  • the fluidically connected to the melting tank pressure regulation element in particular designed to set the air pressure inside the melting tank depending on the temperature of the molten aqueous hot melt such that the Air pressure is along a vapor pressure curve of water to minimize evaporation of water.
  • the pressure regulation element is designed in particular to increase the air pressure within the melting tank, in particular to increase it in relation to the normal atmospheric pressure of 1 bar.
  • the melting tank can be closed in a pressure-tight manner, the air pressure inside the melting tank can be changed independently of the external pressure of the melting tank, in particular independently of the normal atmospheric pressure of 1 bar, in order to enable the air pressure to be optimally adjusted to reduce the evaporation of the water.
  • a corresponding reduction in evaporation is particularly relevant when using aqueous hotmelts which are based on biological substances and in particular, for example, comprise an gluten glue.
  • Aqueous hot glues based on biological substances are preferred over traditional synthetic hot glues due to sustainability aspects, since advantages in terms of health compatibility, waste disposal and manufacturability can be achieved. This is because aqueous hot melts based on biological substances often have better health compatibility and improved waste disposal compared to synthetic hot melts.
  • corresponding biological substances can be produced from biological, in particular renewable, materials, in particular from renewable raw materials.
  • the aqueous hot melt according to the first aspect comprises an aqueous hot melt based on biological substances, which is based entirely, ie 100%, on biological substances.
  • the substrate comprises a porous paper or cardboard substrate, in particular a folding box blank, in particular made of solid cardboard with fresh fibers and/or Shares of waste paper or corrugated cardboard.
  • the hot-melt application system also includes, in particular, a folding box gluing machine which is designed to glue the folding box blank in order to form a box from it.
  • the pressure regulation element is designed to increase an air pressure in the melting tank above an atmospheric air pressure of 1 bar, in particular to an air pressure of between 1.2 bar and 1.5 bar, in order to prevent evaporation of water from the melted aqueous hot melt in to reduce the melting tank.
  • the absolute air pressure in the melting tank can be set between 1.2 bar and 1.5 bar in particular, depending on the temperature range, the type of aqueous hot melt and/or the configuration of the hot melt application system.
  • the pressure regulation element comprises a pressure valve which can be connected to a pressure generator, in particular to a compressor or a pump, the pressure valve being transferrable between a first valve position and a second valve position, the pressure valve being in the first valve position fluidically separated from the is separate from the melt tank, and wherein the pressure valve is fluidly connected to the melt tank in the second valve position to regulate air pressure in the melt tank.
  • a pressure generator in particular the compressor or the pump
  • the pressure generator can in particular be arranged outside of the melting device and connected to the pressure valve by a pressure line.
  • the melting tank has a melting container with an insertion opening and a container lid, which is movably mounted on the melting container, wherein the container lid is designed to release the insertion opening for feeding the aqueous hot melt into the melting container in a release position, and the container lid is designed is to close the insertion opening pressure-tight in a closed position.
  • the container lid which is movably mounted on the melting container, enables the aqueous hot-melt glue to be fed effectively into the melting container.
  • a sealing element in particular an O-ring, is arranged between the container cover and an opening edge of the melting tank that delimits the insertion opening, in order to ensure an effective pressure-tight seal between the container cover and the melting tank when the container cover is in the closed position.
  • the insertion opening is arranged on an upper side of the melting container, with the insertion opening extending in particular over the entire upper side of the melting container.
  • the insertion opening may be arranged on an upper side wall of the melting container, with the insertion opening here being arranged in particular above a filling level of the aqueous hot melt in the melting container.
  • the pressure regulation element in particular the pressure valve, is arranged on the container cover and connected to the melt container by a pressure regulation connection, the pressure regulation connection being guided in particular through the container cover.
  • the hot melt application system has a cover sensor arranged on the melting tank, which is designed to detect a closed state of the container cover, in which the container cover closes the insertion opening in a pressure-tight manner.
  • the hot melt application system also has a control which is connected to the cover sensor and the pressure regulation element in terms of control technology.
  • the controller is designed to activate the pressure regulation element to regulate an air pressure in the melting tank when the cover sensor detects a closed state of the container cover.
  • the cover sensor ensures that the pressure regulation element only regulates the air pressure in the melting tank when the insertion opening is closed by the container cover.
  • the melter comprises at least one heating element, which is designed to melt aqueous hot melt contained in the melting tank, wherein the at least one heating element is arranged in particular on a region of the melter that is spaced apart from the melting tank and/or on the container lid.
  • the at least one heating element can comprise a first heating element, which is arranged on the region of the melting device that is at a distance from the melting tank.
  • the at least one heating element can include a further heating element, which is arranged on the container cover, so that the melting tank can be heated from both sides.
  • the melting tank has a pressure-tight closable discharge opening
  • the hot melt application system having a feed pump which is fluidically connected to the pressure-tight closable discharge opening and is designed to pump the molten aqueous hot melt from the discharge opening of the melting tank and through the feed line to the application device .
  • the discharge opening that can be closed in a pressure-tight manner is arranged on an underside of the melting tank that faces away from the container cover.
  • the discharge opening which can be closed in a pressure-tight manner, can be closed by a non-return valve of the melting device.
  • the melting tank has a ventilation opening that can be closed in a pressure-tight manner, with the hot melt application system having a ventilation pump which is fluidically connected to the ventilation opening and is designed to vent the melting tank.
  • venting pump can advantageously vent the melting tank in an emergency, e.g.
  • the hot melt application system has a controller in which a hot melt melt profile is stored, with the controller being connected and configured in terms of control technology with the melter and the pressure regulation element, the melter, in particular the at least one heating element, and the pressure regulation element depending on the stored hot melt melt profile to be controlled in order to melt the water-based hot-melt glue contained in the melting tank.
  • the hotmelt melting profile stored in the controller enables effective melting of the aqueous hot melt contained in the melting tank. Despite a temperature change, there is advantageously no evaporation and no condensation.
  • the hotmelt melting profile stored in the controller includes, in particular, specific temperature ranges for the aqueous hotmelt and specific ranges for the air pressure in the melting tank, which are defined in particular as a function of the specifically used aqueous hotmelt and/or as a function of the specifically used hotmelt application system.
  • the hot melt application system has a pressure sensor for detecting an air pressure in the melting tank and/or a temperature sensor for detecting a temperature of the aqueous hot melt contained in the melting tank.
  • the hot melt application system also has a controller, the controller being connected to and configured with the melter, the pressure regulation element, the temperature sensor and/or the pressure sensor in terms of control technology, the melter and the pressure regulation element depending on the detected temperature of the aqueous hot melt and/or depending on it from the sensed air pressure in the melting tank.
  • the controller is designed to control the melting device and the pressure regulation element in such a way that the air pressure in the melting tank is above the vapor pressure curve of water for a specific temperature range of the aqueous hot melt.
  • the water-based hot melt is a water-based hot melt based on biological substances, in particular a gluten glue.
  • an aqueous hot melt based on biological substances, in particular gluten glue is less harmful to health and can in particular be obtained from natural raw materials.
  • an aqueous hot glue based on biological substances in particular gluten glue, has a water content of up to 60%.
  • the delivery line is heated. This achieves the advantage that the molten, aqueous hot melt can be applied to the substrate with a constant viscosity.
  • activating the melter and regulating an air pressure are performed simultaneously.
  • activating the melter occurs prior to regulating the air pressure. It is also possible for the melter to be activated after the air pressure has been regulated.
  • the exemplary embodiments mentioned in relation to the device according to the first aspect are also exemplary embodiments for the method according to the second aspect.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a hot melt application system for applying an aqueous hot melt to a substrate according to an embodiment.
  • the hot melt application system 100 has a melting device 101 which is designed to melt aqueous hot melt.
  • the melting device 101 has a melting tank 103 which is designed to receive the molten aqueous hot melt glue 105 .
  • the hot melt application system 100 has a delivery line 107 which fluidically connects the melting tank 103 to an application device 109 of the hot melt application system 100, with the delivery line 107 being designed to convey the molten aqueous hot melt 105 from the melting tank 103 to the application device 109.
  • the delivery line 107 can preferably be heatable.
  • a hose heating element 108 of the conveyor line 107 can ensure sufficient heating of the molten aqueous hot melt 105 conveyed through the conveyor line 107 in order in particular to maintain a constant temperature and associated constant viscosity of the molten aqueous hot melt 105 .
  • the application device 109 in particular an application nozzle 111 of the application device 109, is designed to apply the molten aqueous hot melt glue 105 to an in 1 apply not shown substrate, wherein the substrate comprises in particular a porous paper or cardboard substrate.
  • That in the 1 substrate, not shown, can be replaced by an in 1 Not shown substrate shifting device, in particular conveyor belt, are shifted relative to the hot melt application system 100 in order to ensure a continuous application of the hot melt 105 to the substrate.
  • An aqueous hot melt 105 comprises an aqueous phase in which polymers suitable for the formation of the adhesive layer are incorporated as solid components.
  • a correspondingly advantageous gluing process is achieved in that the substrate quickly absorbs the aqueous phase of the aqueous hot-melt glue 105, so that the concentration of the solid components increases and the polymers polymerize correspondingly promptly.
  • aqueous hot melts 105 which are based on biological substances, such as gluten glue.
  • Corresponding hot melts 105 based on biological substances are preferred over traditional synthetic hot melts 105 due to sustainability aspects, since advantages in terms of health compatibility, waste disposal and manufacturability can be achieved. This is because bio-based hot melts 105 often have better health compatibility and improved waste disposal than synthetic hot melts 105 .
  • corresponding hot glues 105 based on biological substances can be produced from biological, in particular renewable, materials, in particular from renewable raw materials.
  • aqueous hot melts 105 are preferred according to the invention, which are based completely, ie 100%, on biological substances.
  • the water content is higher than the water content of conventional synthetic aqueous hot-melts 105, and can be up to 60% in biological-based aqueous hot-melts 105.
  • corresponding aqueous hot melts 105 in particular with corresponding aqueous hot melts 105 based on biological substances, the melting process does not take place at a temperature of 25 °C, in contrast to conventional dispersion adhesives, but in an elevated temperature range between 45 °C and 70 °C.
  • corresponding aqueous hot melts 105 in particular in the case of corresponding aqueous hot melts 105 based on biological substances, water evaporates during the melting process in the melting tank 103 due to the heating of the aqueous hot melt 105, as a result of which the viscosity of the molten aqueous hot melt 105 increases in the corresponding conventional hot melt application systems. whereby, under certain circumstances, the application device 109 can no longer be operated with the same parameters in a process-stable manner.
  • the hot melt application system 100 has a pressure regulation element 113 which is fluidly connected to the melting tank 103 and is designed to regulate an air pressure in the melting tank 103 in order to prevent evaporation of water from the melted aqueous hot melt glue 105 in the melting tank 103 to reduce.
  • the reduction in evaporation of water from the molten aqueous hot melt glue 105 based on the regulation of the air pressure can also reduce condensation of evaporated water on the melting tank 103, so that the process parameters of the molten aqueous hot melt glue 105, in particular the viscosity, can be kept stable .
  • gases such as inert gases, displace air and can therefore have a positive effect on reducing evaporation.
  • the melting and conveying of the aqueous hot-melt glue 105 is described below.
  • the melting tank 103 has a melting container 115 with an insertion opening 117 through which the aqueous hot melt 105 is introduced into the melting container 115 .
  • the aqueous hot melt 105 is applied in an in 1 not shown solid state of aggregation, in particular as hot melt pellets or in block form, introduced into the melting container 115.
  • the melting tank 103 also has a container cover 119 which is movably mounted on the melting container 115 .
  • the container lid 119 is in an in 1 formed release position, not shown, to release the insertion opening 117 for feeding the aqueous hot melt 105 into the melting container 115.
  • the container lid 119 is further formed in an in 1 Closing position shown in order to close the insertion opening 119 in a pressure-tight manner.
  • the insertion opening 117 is arranged on the upper side of the melting container 115 and the insertion opening 117 extends in particular over the entire upper side of the melting container 115.
  • the insertion opening 117 may be arranged on an upper side wall 121 of the melting container 115, with the insertion opening 117 being arranged in particular above a fill level 123 of the aqueous hot melt glue 105 in the melting container 115.
  • an in 1 sealing element is arranged between the container cover 119 and the edge of the opening delimiting the insertion opening 117 .
  • the melting device 101 comprises at least one heating element 125, which is designed to melt the aqueous hot-melt glue 105 contained in the melting tank 103, in particular the melting container 115. That in the 1
  • the heating element 125 shown can be designed as an electrical resistance heater.
  • melting device 101 in particular the at least one heating element 125, is designed to heat the aqueous hot-melt adhesive 105 contained in the melting tank 103, in particular melting container 115, to a temperature between 45 °C and 70 °C in order to melt the aqueous hot-melt adhesive 105 and to obtain the molten aqueous hot melt 105.
  • the at least one heating element 125 is arranged in particular in a region 127 of melting device 101 at a distance from melting tank 103.
  • the melter 101 can have an in 1 include a further heating element 147, not shown, which is preferably arranged on the container lid 119.
  • the pressure regulation element 113 is fluidically connected to the melting tank 103, in particular the melting container 115, and is designed to regulate an air pressure in the melting tank 103, in particular melting container 115, in order to prevent evaporation of water from the molten aqueous hot melt adhesive 105 in the melting tank 103 , In particular melting container 115 to reduce.
  • the pressure regulation element 113 is designed in particular to increase an air pressure in the melting tank 103, in particular melting container 115, beyond an air pressure of 1 bar, in particular to an absolute air pressure between 1.2 bar and 1.5 bar to increase evaporation of water of the molten aqueous hot melt glue 105 in the melting tank 103, in particular melting tank 115, to reduce.
  • the pressure regulation element 113 comprises a pressure valve 113-1, which is provided with an in 1 pressure generator, not shown, in particular a compressor or a pump, can be connected.
  • the pressure valve 113-1 is convertible between a first valve position and a second valve position. In the first valve position, the pressure valve 113-1 is fluidically separated from the melting tank 103, in particular the melting container 115. In the second valve position, the pressure valve 113-1 is fluidically connected to the melting tank 103, in particular melting container 115, in order to regulate, in particular to increase, an air pressure in the melting tank 103, in particular melting container 115.
  • the pressure generator that can be connected to the pressure valve 113-1, in particular the compressor or the pump, is in particular connected by an in 1 not shown pressure line connected to the pressure valve 113-1.
  • the pressure generator that can be connected to the pressure valve 113 - 1 , in particular the compressor or the pump, can be a component of the melting device 101 or can be a component of the hot melt application system 100 .
  • the pressure regulating element 113 in particular the pressure valve 113-1, is arranged on the container cover 119 and is fluidically connected to the melting tank 103, in particular melting container 115, by a pressure regulating connection 129 in order to increase the air pressure in the melting tank 103, in particular melting container 115 regulate, in particular to increase.
  • the pressure regulation connection 129 is guided in particular through the container cover 119 .
  • the heating element 125 and the pressure regulation element 113 in particular the pressure valve 113-1, can be adjusted in such a way that the air pressure in the melting tank 103 for a specific Temperature range of the aqueous hot melt 105 is above the vapor pressure curve of water.
  • a vapor pressure curve of water is given in the 2 shown. from the inside 2
  • the representation shown shows that at a temperature of the aqueous hot melt 105 of 60° C. an increase in the air pressure in the melting tank 103 by more than 200 mbar, i.e. to an air pressure of more than 1.2 bar, is sufficient for this to rise above the Vapor pressure curve of water is located, and thus an effective reduction of the evaporation of water is guaranteed.
  • the air pressure in the melting tank 103 in particular the melting container 115, can be set manually, for example by the user of the hot melt application system 100 manually setting the pressure regulation element 113, in particular the pressure valve 113-1, to the desired air pressure value.
  • the air pressure in melting tank 103 in particular melting tank 115, can also be controlled automatically by an in 1 non-illustrated control of the hot melt application system 100 take place.
  • control of the hot melt application system 100 can be stored in particular a hot melt melt profile.
  • the controller is connected in terms of control technology to melter 101 and pressure-regulating element 113 and is designed to control melter 101, in particular the at least one heating element 125, and pressure-regulating element 113 as a function of the stored hot melt melt profile in order to distribute the aqueous liquid contained in melt tank 103 to melt hot glue 105.
  • the corresponding hot melt profile stored in the controller can be specifically adapted in particular to the aqueous hot melt 105 used and/or to the hot melt application system 100 used.
  • the hot melt melt profile stored in the controller can in particular include instructions for the melter 101, in particular the at least one heating element 125, to heat the aqueous hot melt 105 to a specific temperature range.
  • the hot melt melt profile stored in the controller can in particular include instructions for the pressure regulation element 113, in particular the pressure valve 113-1, to set the air pressure in the melting tank 103, in particular melting container 115, to a specific air pressure or a specific air pressure range.
  • the hot melt application system 100 can have an in 1 pressure sensor, not shown, for detecting an air pressure in the melting tank 103 and/or an in 1 non-illustrated temperature sensor for detecting a temperature of the water-based hot-melt glue 105 accommodated in the melting tank 103 .
  • a controller of the hot melt application system 100 that is technically connected to the melter 101 can regulate the melter 101, in particular the heating element 125, and the pressure regulation element 113 as a function of the recorded temperature of the aqueous hot melt adhesive 105 and/or as a function of the recorded air pressure in the melt tank 103 Taxes.
  • the hot melt application system 100 can be arranged on the melting tank 103 and in 1 cover sensor, not shown, which is designed to detect a closed state of the container cover 119, in which the container cover 119 closes the insertion opening 117 in a pressure-tight manner.
  • a controller for the hot melt application system 100 which is connected to the lid sensor and the pressure regulation element 113 in terms of control technology, is designed to Activate pressure regulation element 113 for regulating an air pressure in the melting tank 103 when the lid sensor detects a closed state of the container lid 119 . This ensures that the pressure in the melting tank 103 is only regulated by the pressure regulating element 113 when the melting tank 103, in particular the melting container 115, is closed in a pressure-tight manner by the container cover 119.
  • the melting tank 103 in particular the melting container 115, has at least one ventilation opening 131 that can be closed in a pressure-tight manner.
  • the hot melt application system 100 has a venting pump 133 which is fluidly connected to the at least one venting opening 131 that can be closed in a pressure-tight manner and is designed to vent the melting tank 103, in particular the melting container 115.
  • the air pressure influencing the glue pressure in melting tank 103, in particular melting container 115 can be rapidly and safely reduced.
  • the melting tank 103 in particular the melting container 115, has a discharge opening 135 that can be closed in a pressure-tight manner
  • the hot melt application system 100 has a feed pump 137 which is fluidically connected to the discharge opening 135 that can be closed in a pressure-tight manner.
  • the feed pump 137 is designed to pump the molten, aqueous hot melt 105 out of the discharge opening 135 of the melting tank 103 and through the feed line 107 to the application device 109 .
  • the delivery line 107 can be heatable.
  • the hot glue application system 100 can ensure an effective application of molten aqueous hot melt 105, in particular with a constant viscosity, onto a substrate.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a vapor pressure curve of water, the temperature in °C being indicated along the abscissa axis 143 and the relative air pressure in mbar being indicated along the ordinate axis 145 .
  • the vapor pressure curve shown shows that water evaporates at temperature and air pressure values below the vapor pressure curve, and that at temperature and air pressure values above the vapor pressure curve the water does not evaporate but condenses if the ambient air is supersaturated. This would be the case, for example, if a temperature in the melting tank is 60°C. Then 130g water per m 3 air are absorbed. Condensate forms when it cools down. Condensate also forms above the vapor pressure curve of 0.2 bar at 60°C.
  • FIG 3 shows a perspective view of the in 1 shown hot melt application system with an open melting tank.
  • the container cover 119 is shown in an open state, with the container cover 119 releasing the insertion opening 117 of the melting tank 103 for feeding the aqueous hotmelt 105 into the melting container 115 in the corresponding release position.
  • FIG. 4 shows a perspective view of a hot melt application system for applying an aqueous hot melt to a substrate according to a further embodiment.
  • This in 4 illustrated hot melt application system 100 largely corresponds to that in 1 illustrated hot glue application system 100.
  • that in 4 hot melt application system 100 shown has a further heating element 147, which is arranged on the container lid 119.
  • the heating element 147 is arranged in particular on an inner side of the container lid 119, which faces the melting tank 115, and is designed to heat the container lid 119.
  • the container cover 119 By heating the container cover 119 by means of the additional heating element 147 and by heating the melting tank 103 by means of the heating element 125 arranged in the region 127, it is possible to ensure that the melting tank 103, in particular the melting container 115, is heated as uniformly as possible.
  • the further heating element 147 prevents a significant temperature gradient in the melting tank 103, in particular melting container 115.
  • figure 5 shows a schematic representation of a method for applying an aqueous hot melt to a substrate according to an embodiment.
  • the method 200 comprises, as a first method step, adding 201 an aqueous hot glue 105 to a melting tank 103 of a melting device 101 of the hot glue application system 100.
  • the method 200 comprises, as a second method step, activating 203 the melting device 101 in order to melt the aqueous hot-melt glue 105 received in the melting tank 103 and to obtain a molten aqueous hot-melt glue 105 .
  • the method 200 comprises the regulation 205 of an air pressure in the melting tank 103 by means of a pressure regulation element 113 of the hot melt application system 100 which is fluidically connected to the melting tank 103.
  • the method 200 comprises conveying 207 the molten aqueous hot melt 105 through a conveying line 107 of the hot melt application system 100 fluidically connected to the melting tank 103 to an application device 109 of the hot melt application system 100 fluidically connected to the conveying line 107.
  • the conveying line 107 here can be heatable.
  • the method 200 comprises the dispensing 209 of the molten aqueous hot melt adhesive 105 onto the substrate by the application device 109.

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Heißleimauftragssystem (100) zum Auftragen eines wässrigen Heißleims (105) auf ein Substrat, umfassend ein Schmelzgerät (101), welches ausgebildet ist, den wässrigen Heißleim (105) zu schmelzen, wobei das Schmelzgerät (101) einen Schmelztank (103) aufweist, welcher ausgebildet ist, den geschmolzenen wässrigen Heißleim (105) aufzunehmen, wobei der Schmelztank (103) druckdicht verschließbar ist, eine Auftragsvorrichtung (109), welche ausgebildet ist, den geschmolzenen wässrigen Heißleim (105) auf das Substrat aufzutragen, eine Förderleitung (107), welche den Schmelztank (103) mit der Auftragsvorrichtung (109) fluidtechnisch verbindet, wobei die Förderleitung (107) ausgebildet ist, den geschmolzenen wässrigen Heißleim (105) von dem Schmelztank (103) zu der Auftragsvorrichtung (109) zu fördern, und ein Druckregulationselement (113, 113-1), welches fluidtechnisch mit dem Schmelztank (103) verbunden und ausgebildet ist, einen Luftdruck in dem Schmelztank (103) zu regulieren, um eine Verdunstung von Wasser des geschmolzenen wässrigen Heißleims (105) in dem Schmelztank (103) zu reduzieren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Heißleimauftragssystem, insbesondere ein Heißleimauftragssystem zum Auftragen eines wässrigen Heißleims auf ein Substrat, sowie ein Verfahren zum Auftragen eines wässrigen Heißleims auf ein Substrat.
  • In der Herstellung von Verpackungen aus faserbasierten Material, wie Faltschachteln oder Wellpappenverpackungen aus Papier oder Karton, sowie bei der Verklebung von papierbasierten Materialien in Anwendungen der Papierweiterverarbeitung kommen wässrige Heißleime zum Einsatz. Unter dem Begriff "wässriger Heißleim" ist im Kontext der Erfindung zu verstehen, dass ein in einem Schmelztank eines herkömmlichen Heißleimauftragssystems aufgegebener Heißleim einen teilweisen oder vollständig inkorporierten Wasseranteil oder ein Wasser-/ Fluid - Gemischanteil aufweist, dessen Siedepunkt oder die obere Grenze eines Siedebereichs unter 110° C liegt. Der Heißleim muss dabei nicht flüssig sein, sondern kann auch hochviskos bis fest sein. Ein hochviskoser bis fester Heissleim kann dabei in Block- oder Granulatform in den Tank des Schmelzgerätes aufgegeben werden. Der wässrige Anteil im Heißleim kann 3% bis 70% betragen.
  • Während des Erwärmens von entsprechenden wässrigen Heißleimen in dem Schmelztank des Heißleimauftragssystems verdunstet jedoch Wasser, wobei hierbei das verdunstete Wasser insbesondere an einer Tankwandung des Schmelztanks kondensiert und anschließend nur teilweise in den Schmelztank zurücktropft, wodurch eine aufwendige und kontinuierliche Mischung des Heißleims innerhalb des Schmelztanks, bzw. eine kontinuierliche Wasserzuführung in den Schmelztank notwendig ist und ein homogenes Gemisch mittels eines Rührwerkes erzeugt werden muss.
  • Ferner besteht bei den bekannten Vorrichtungen und Verfahren der Nachteil, dass sich durch die Verdunstung von Wasser in dem Schmelztank die Viskosität des geschmolzenen wässrigen Heimleims verändert, was insbesondere dazu führen kann, dass der geschmolzene wässrige Heißleim durch eine Auftragsvorrichtung eines herkömmlichen Heißleimauftragssystems nicht mehr prozessstabil auf das Substrat aufgetragen werden kann. Dieser Effekt muss durch Zuführen von Wasser wieder aufgehoben werden. Insbesondere bei offenen Systemen, in denen das Wasser in die Umwelt verdunstet, muss Wasser nachgefüllt werden.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Heißleimauftragssystem bereitzustellen, welches einen prozessstabilen Auftrag von geschmolzenem wässrigen Heißleim auf ein Substrat sicherstellt.
  • Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst durch ein Heißleimauftragssystem zum Auftragen eines wässrigen Heißleims auf ein Substrat, umfassend ein Schmelzgerät, welches ausgebildet ist, den wässrigen Heißleim zu schmelzen, wobei das Schmelzgerät einen Schmelztank aufweist, welcher ausgebildet ist, den geschmolzenen wässrigen Heißleim aufzunehmen, wobei der Schmelztank druckdicht verschließbar ist, eine Auftragsvorrichtung, welche ausgebildet ist, den geschmolzenen wässrigen Heißleim auf das Substrat aufzutragen, eine Förderleitung, welche den Schmelztank mit der Auftragsvorrichtung fluidtechnisch verbindet, wobei die Förderleitung ausgebildet ist, den geschmolzenen wässrigen Heißleim von dem Schmelztank zu der Auftragsvorrichtung zu fördern und ein Druckregulationselement, welches fluidtechnisch mit dem Schmelztank verbunden und ausgebildet ist, einen Luftdruck in dem Schmelztank zu regulieren, um eine Verdunstung von Wasser des geschmolzenen wässrigen Heißleims in dem Schmelztank zu reduzieren.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Regulation des Luftdrucks in dem Schmelztank mittels des Druckregulationselements eine besonders vorteilhafte Reduktion der Verdunstung von Wasser des geschmolzenen wässrigen Heißleims sichergestellt wird, so dass die Viskosität des geschmolzenen wässrigen Heißleims konstant bleibt, und der geschmolzene wässrige Heißleim prozessstabil auf das Substrat aufgetragen werden kann.
  • Insbesondere ist das Schmelzgerät ausgebildet, den in dem Schmelztank aufgenommenen wässrigen Heißleim auf eine Temperatur zwischen 45 °C und 70°C zu erwärmen, um den wässrigen Heißleim zu schmelzen und den geschmolzenen wässrigen Heißleim zu erhalten.
  • Insbesondere ist die Förderleitung beheizbar ausgebildet. Dadurch wird der geschmolzene, wässrige Heißleim mit einer konstanten Viskosität auf das Substrat aufgetragen.
  • Hierbei ist das mit dem Schmelztank fluidtechnisch verbundene Druckregulationselement, insbesondere ausgebildet den Luftdruck innerhalb des Schmelztanks in Abhängigkeit der Temperatur des geschmolzenen wässrigen Heißleims derart einzustellen, dass sich der Luftdruck entlang einer Dampfdruckkurve von Wasser befindet, um eine Verdunstung von Wasser zu minimieren.
  • Das Druckregulationselement ist hierbei insbesondere ausgebildet, den Luftdruck innerhalb des Schmelztanks zu erhöhen, insbesondere gegenüber dem atmosphärischen Normaldruck von 1 bar zu erhöhen.
  • Dadurch, dass der Schmelztank druckdicht verschließbar ist, kann somit der Luftdruck innerhalb des Schmelztanks unabhängig vom Außendruck des Schmelztanks, insbesondere unabhängig von dem atmosphärischen Normaldruck von 1 bar verändert werden, um eine optimale Anpassung des Luftdrucks zum Reduzieren der Verdunstung des Wassers zu ermöglichen.
  • Eine entsprechende Reduktion der Verdunstung ist insbesondere relevant bei der Verwendung von wässrigen Heißleimen, welche auf biologischen Substanzen basieren, und insbesondere beispielsweise einen Glutinleim umfassen. Entsprechende auf biologischen Substanzen basierende wässrige Heißleime sind aufgrund von Nachhaltigkeitsaspekten gegenüber traditionellen synthetischen Heißleimen bevorzugt, da Vorteile bei der Gesundheitsverträglichkeit, der Abfallentsorgung und der Herstellbarkeit erreicht werden können. Dies liegt daran, dass auf biologischen Substanzen basierende wässrige Heißleime gegenüber synthetischen Heißleimen oftmals eine bessere Gesundheitsverträglichkeit und eine verbesserte Abfallentsorgung aufweisen. Zudem können entsprechende biologische Substanzen aus biologischen, insbesondere nachwachsenden Materialien, insbesondere aus nachwachsenden Rohrstoffen hergestellt werden.
  • Insbesondere umfasst der wässrige Heißleim gemäß dem ersten Aspekt einen auf biologischen Substanzen basierenden wässrigen Heißleim, welcher vollständig, also zu 100% auf biologischen Substanzen basiert.
  • Bei wässrigen auf biologischen Substanzen basierenden Heißleimen ist ein Wasseranteil bereits vorhanden und beträgt bis zu 70% im Vergleich zu entsprechend synthetisch hergestellten Heißleimen.
  • Insbesondere umfasst das Substrat ein poröses Papier- oder Papp-Substrat, insbesondere einen Faltschachtelzuschnitt, insbesondere aus einem Vollkarton mit Frischfaser und/oder Altpapieranteilen, bzw. Wellpappen. Das Heißleimauftragssystem umfasst ferner insbesondere eine Faltschachtelklebemaschine, welche ausgebildet ist, den Faltschachtelzuschnitt zu verkleben, um daraus einen Karton zu formen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Druckregulationselement ausgebildet, einen Luftdruck in dem Schmelztank über einen atmosphärischen Luftdruck von 1 bar hinaus zu erhöhen, insbesondere auf einen Luftdruck zwischen 1,2 bar und 1,5 bar, um eine Verdunstung von Wasser des geschmolzenen wässrigen Heißleims in dem Schmelztank zu reduzieren.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch eine Erhöhung des Luftdrucks über den atmosphärischen Luftdruck von 1 bar hinaus die Verdunstung von Wasser auch bei einer erhöhten Temperatur des geschmolzenen wässrigen Heißleims wirksam reduziert werden kann. Insbesondere kann der absolute Luftdruck in dem Schmelztank je nach Temperaturbereich, Art des wässrigen Heißleims, und/oder Ausgestaltung des Heißleimauftragssystems insbesondere zwischen 1,2 bar und 1,5 bar eingestellt werden.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Druckregulationselement ein Druckventil, welches mit einem Druckerzeuger, insbesondere mit einem Kompressor oder einer Pumpe, verbindbar ist, wobei das Druckventil zwischen einer ersten Ventilposition und einer zweiten Ventilposition überführbar ist, wobei das Druckventil in der ersten Ventilposition fluidtechnisch von dem Schmelztank getrennt ist, und wobei das Druckventil in der zweiten Ventilposition fluidtechnisch mit dem Schmelztank verbunden ist, um einen Luftdruck in dem Schmelztank zu regulieren.
    Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass das Druckventil durch ein einfaches Umschalten zwischen der ersten und zweiten Ventilposition geschaltet werden kann, um den Luftdruck wirksam einzustellen. Der Druckerzeuger, insbesondere der Kompressor oder die Pumpe, kann insbesondere außerhalb des Schmelzgeräts angeordnet und mit dem Druckventil durch eine Druckleitung verbunden sein.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform weist der Schmelztank einen Schmelzbehälter mit einer Einführöffnung und einen Behälterdeckel auf, welcher bewegbar an dem Schmelzbehälter gelagert ist, wobei der Behälterdeckel ausgebildet ist in einer Freigabeposition die Einführöffnung zum Zuführen des wässrigen Heißleims in den Schmelzbehälter freizugeben, und wobei der Behälterdeckel ausgebildet ist, in einer Verschlussposition die Einführöffnung druckdicht zu verschließen.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass der bewegbar an dem Schmelzbehälter gelagerte Behälterdeckel ein wirksames Zuführen des wässrigen Heißleims in den Schmelzbehälter ermöglicht.
  • Insbesondere ist ein Dichtelement, insbesondere O-Ring, zwischen dem Behälterdeckel und einem, die Einführöffnung begrenzenden Öffnungsrand des Schmelztanks angeordnet, um in der Verschlussposition des Behälterdeckels eine wirksame druckdichte Abdichtung zwischen dem Behälterdeckel und dem Schmelztank sicherzustellen.
  • Insbesondere ist die Einführöffnung an einer Oberseite des Schmelzbehälters angeordnet, wobei sich die Einführöffnung insbesondere über die gesamte Oberseite des Schmelzbehälters erstreckt.
  • Alternativ ist es auch möglich, dass die Einführöffnung an einer oberen Seitenwand des Schmelzbehälters angeordnet ist, wobei die Einführöffnung hierbei insbesondere oberhalb eines Füllstandniveaus des wässrigen Heißleims in dem Schmelzbehälter angeordnet ist.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Druckregulationselement, insbesondere Druckventil, an dem Behälterdeckel angeordnet und mit dem Schmelzbehälter durch eine Druckregulationsverbindung verbunden, wobei die Druckregulationsverbindung insbesondere durch den Behälterdeckel geführt ist.
    Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine wirksame Druckregulation in dem Schmelztank möglich ist.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform weist das Heißleimauftragssystem einen an dem Schmelztank angeordneten Deckelsensor auf, welcher ausgebildet ist, einen Verschlusszustand des Behälterdeckels zu erfassen, in welchem der Behälterdeckel die Einführöffnung druckdicht verschließt. Das Heißleimauftragssystem weist ferner eine Steuerung auf, welche steuerungstechnisch mit dem Deckelsensor und dem Druckregulationselement verbunden ist. Die Steuerung ist ausgebildet, das Druckregulationselement zum Regulieren eines Luftdrucks in dem Schmelztank zu aktivieren, wenn der Deckelsensor einen Verschlusszustand des Behälterdeckels erfasst.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch den Deckelsensor sichergestellt wird, dass das Druckregulationselement den Luftdruck in dem Schmelztank erst reguliert, wenn die Einführöffnung durch den Behälterdeckel verschlossen ist.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Schmelzgerät zumindest ein Heizelement, welches ausgebildet ist, in dem Schmelztank aufgenommenen wässrigen Heißleim zu schmelzen, wobei das zumindest eine Heizelement insbesondere an einem von dem Schmelztank beabstandeten Bereich des Schmelzgeräts und/oder an dem Behälterdeckel angeordnet ist.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass das Heizelement eine wirksame Erwärmung des Schmelztanks sicherstellt.
  • Insbesondere kann das zumindest eine Heizelement ein erstes Heizelement umfassen, welches an dem von dem Schmelztank beabstandeten Bereich des Schmelzgeräts angeordnet ist. Das zumindest eine Heizelement kann ein weiteres Heizelement umfassen, welches an dem Behälterdeckel angeordnet ist, so dass der Schmelztank von beiden Seiten beheizt werden kann.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform weist der Schmelztank eine druckdicht verschließbare Abführöffnung auf, wobei das Heißleimauftragssystem eine Förderpumpe aufweist, welche fluidtechnisch mit der druckdicht verschließbaren Abführöffnung verbunden und ausgebildet ist, den geschmolzenen wässrigen Heißleim aus der Abführöffnung des Schmelztanks und durch die Förderleitung zu der Auftragsvorrichtung zu pumpen.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine wirksame Förderung des geschmolzenen wässrigen Heißleims sichergestellt wird.
  • Insbesondere ist die druckdicht verschließbare Abführöffnung an einer dem Behälterdeckel abgewandten Unterseite des Schmelztanks angeordnet.
  • Insbesondere ist die druckdicht verschließbare Abführöffnung durch ein Rückschlagventil des Schmelzgeräts verschließbar.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform weist der Schmelztank eine druckdicht verschließbare Entlüftungsöffnung auf, wobei das Heißleimauftragssystem eine Entlüftungspumpe aufweist, welche fluidtechnisch mit der Entlüftungsöffnung verbunden und ausgebildet ist, den Schmelztank zu entlüften.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die Entlüftungspumpe im Notfall, z.B. bei einem unerwünschten Anstieg des Luftdrucks in dem Schmelztank, den Schmelztank vorteilhaft entlüften kann.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform weist das Heißleimauftragssystem eine Steuerung auf, in welcher ein Heißleimschmelzprofil hinterlegt ist, wobei die Steuerung steuerungstechnisch mit dem Schmelzgerät und dem Druckregulationselement verbunden und ausgebildet ist, das Schmelzgerät, insbesondere das zumindest eine Heizelement, und das Druckregulationselement in Abhängigkeit des hinterlegten Heißleimschmelzprofils anzusteuern, um den in dem Schmelztank aufgenommenen wässrigen Heißleim zu schmelzen.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch das in der Steuerung hinterlegte Heißleimschmelzprofil ein wirksames Schmelzen des in dem Schmelztank aufgenommenen wässrigen Heißleims ermöglicht wird. Trotz einer Temperaturänderung findet in vorteilhafter Weise keine Verdunstung und keine Kondensation statt.
    Hierbei umfasst das in der Steuerung hinterlegte Heißleimschmelzprofil, insbesondere spezifische Temperaturbereiche für den wässrigen Heißleim und spezifische Bereiche für den Luftdruck in dem Schmelztank, welche insbesondere in Abhängigkeit des spezifisch verwendeten wässrigen Heißleims und/oder in Abhängigkeit des spezifisch verwendeten Heißleimauftragssystems festgelegt sind.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform weist das Heißleimauftragssystem einen Drucksensor zum Erfassen eines Luftdrucks in dem Schmelztank und/oder einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur des in dem Schmelztank aufgenommenen wässrigen Heißleims auf. Das Heißleimauftragssystem weist ferner eine Steuerung auf, wobei die Steuerung steuerungstechnisch mit dem Schmelzgerät, dem Druckregulationselement, dem Temperatursensor und/oder dem Drucksensor verbunden und ausgebildet ist, das Schmelzgerät und das Druckregulationselement in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur des wässrigen Heißleims und/oder in Abhängigkeit von dem erfassten Luftdruck in dem Schmelztank zu steuern.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass auf Basis der erfassten Sensorsignale eine vorteilhafte automatische Steuerung der Temperatur des wässrigen Heißleims und/oder des Luftdrucks in dem Schmelztank ermöglicht wird, welche sicherstellt, dass die Verdunstung von Wasser auf ein Minimum reduziert wird.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Steuerung ausgebildet, das Schmelzgerät und das Druckregulationselement derart anzusteuern, dass sich der Luftdruck in dem Schmelztank für einen bestimmen Temperaturbereich des wässrigen Heißleims oberhalb der Dampfdruckkurve von Wasser befindet.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die Verdunstung von Wasser auf ein Minimum reduziert wird.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform ist der wässrige Heißleim ein auf biologischen Substanzen basierender wässriger Heißleim, insbesondere ein Glutinleim.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass ein auf biologischen Substanzen basierender wässriger Heißleim, insbesondere Glutinleim, eine reduzierte Gesundheitsschädlichkeit aufweist, und insbesondere aus natürlichen Rohstoffen gewonnen werden kann.
  • Insbesondere weist ein auf biologischen Substanzen basierender wässriger Heißleim, insbesondere Glutinleim, einen Wasseranteil von bis zu 60 % auf.
  • Die Aufgabe wird gemäß einem zweiten Aspekt durch ein Verfahren zum Auftragen eines wässrigen Heißleims auf ein Substrat mit einem Heißleimauftragssystem gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
    • Zugeben eines wässrigen Heißleims in einen Schmelztank eines Schmelzgeräts des Heißleimauftragssystems,
    • Aktivieren des Schmelzgeräts, um den in dem Schmelztank aufgenommenen wässrigen Heißleim zu schmelzen und einen geschmolzenen wässrigen Heißleim zu erhalten,
    • Regulieren eines Luftdrucks in dem Schmelztank durch ein mit dem Schmelztank fluidtechnisch verbundenes Druckregulationselement des Heißleimauftragssystems,
    • Fördern des geschmolzenen wässrigen Heißleims durch eine mit dem Schmelztank fluidtechnisch verbundene Förderleitung des Heißleimauftragssystems zu einer mit der Förderleitung fluidtechnisch verbundenen Auftragsvorrichtung des Heißleimauftragssystems und
    • Abgeben des geschmolzenen wässrigen Heißleims auf das Substrat durch die Auftragsvorrichtung.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine wirksame prozessstabile Abgabe von wässrigem Heißleim auf das Substrat ermöglich wird.
  • Insbesondere wird die Förderleitung beheizt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der geschmolzene, wässrige Heißleim mit einer konstanten Viskosität auf das Substrat aufgetragen werden kann.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform werden das Aktivieren des Schmelzgeräts und das Regulieren eines Luftdrucks gleichzeitig durchgeführt. Alternativ findet das Aktivieren des Schmelzgeräts vor dem Regulieren des Luftdrucks statt. Es kann aber auch das Aktivieren des Schmelzgeräts nach dem Regulieren des Luftdrucks stattfinden.
  • Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass je nach Betriebssituation ein vorteilhaftes Schmelzen des in dem Schmelztank aufgenommenen wässrigen Heißleims sichergestellt werden kann.
  • Die in Bezug auf die Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt genannten beispielhaften Ausführungsformen sind ebenso beispielhafte Ausführungsformen für das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Darstellung eines Heißleimauftragssystems zum Auftragen eines wässrigen Heißleims auf ein Substrat gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung einer Dampfdruckkurve von Wasser;
    Fig. 3
    eine perspektivische Darstellung des in Fig. 1 dargestellten Heißleimauftragssystems mit einem geöffneten Schmelztank;
    Fig. 4
    eine perspektivische Darstellung eines Heißleimauftragssystems zum Auftragen eines wässrigen Heißleims auf ein Substrat gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit einer Zusatzheizung im Deckel; und
    Fig. 5
    eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Auftragen eines wässrigen Heißleims auf ein Substrat gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Es versteht sich, dass auch andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen. Ferner versteht es sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.
  • Die Aspekte und Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen sich im Allgemeinen auf gleiche Elemente beziehen. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein eingehendes Verständnis von einem oder mehreren Aspekten der Erfindung zu vermitteln.
  • Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Heißleimauftragssystems zum Auftragen eines wässrigen Heißleims auf ein Substrat gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Das Heißleimauftragssystem 100 weist ein Schmelzgerät 101 auf, welches ausgebildet ist, wässrigen Heißleim zu schmelzen. Das Schmelzgerät 101 weist einen Schmelztank 103 auf, welcher ausgebildet ist, den geschmolzenen wässrigen Heißleim 105 aufzunehmen.
  • Das Heißleimauftragssystem 100 weist eine Förderleitung 107 auf, welche den Schmelztank 103 mit einer Auftragsvorrichtung 109 des Heißleimauftragssystems 100 fluidtechnisch verbindet, wobei die Förderleitung 107 ausgebildet ist, den geschmolzenen wässrigen Heißleim 105 von dem Schmelztank 103 zu der Auftragsvorrichtung 109 zu fördern.
  • Die Förderleitung 107 kann vorzugsweise beheizbar sein. Hierbei kann ein Schlauchheizelement 108 der Förderleitung 107 eine ausreichende Beheizung des durch die Förderleitung 107 geförderten geschmolzenen wässrigen Heißleims 105 sicherstellen, um insbesondere eine konstante Temperatur und damit verbunden eine konstante Viskosität des geschmolzenen wässrigen Heißleims 105 aufrechtzuerhalten.
  • Die Auftragsvorrichtung 109, insbesondere eine Auftragsdüse 111 der Auftragsvorrichtung 109, ist ausgebildet, den geschmolzenen wässrigen Heißleim 105 auf ein in Fig. 1 nicht dargestelltes Substrat aufzutragen, wobei das Substrat insbesondere ein poröses Papier- oder Pappe-Substrat umfasst.
  • Das in der Fig. 1 nicht dargestellte Substrat kann durch eine in Fig. 1 nicht dargestellte Substratverlagerungsvorrichtung, insbesondere Förderband, gegenüber dem Heißleimauftragssystem 100 verlagert werden, um einen kontinuierlichen Auftrag des Heißleims 105 auf das Substrat sicherzustellen.
  • Ein wässriger Heißleim 105 gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst eine wässrige Phase, in welcher für die Klebschichtbildung geeignete Polymere als feste Bestandteile aufgenommen sind.
  • Ein entsprechend vorteilhafter Klebevorgang wird dadurch erreicht, dass das Substrat die wässrige Phase des wässrigen Heißleims 105 schnell aufnimmt, so dass sich die Konzentration der festen Bestandteile erhöht und die Polymere entsprechend zeitnah polymerisieren.
  • Bevorzugt gemäß der vorliegenden Offenbarung ist die Verwendung von wässrigen Heißleimen 105, welche auf biologischen Substanzen basieren, wie z.B. Glutinleim. Entsprechende auf biologischen Substanzen basierende Heißleime 105 sind aufgrund von Nachhaltigkeitsaspekten gegenüber traditionellen synthetischen Heißleimen 105 bevorzugt, da Vorteile bei der Gesundheitsverträglichkeit, der Abfallentsorgung und der Herstellbarkeit erreicht werden können. Dies liegt daran, dass auf biologischen Substanzen basierende Heißleime 105 gegenüber synthetischen Heißleimen 105 oftmals eine bessere Gesundheitsverträglichkeit und eine verbesserte Abfallentsorgung aufweisen. Zudem können entsprechende auf biologischen Substanzen basierende Heißleime 105 aus biologischen, insbesondere nachwachsenden, Materialien, insbesondere aus nachwachsenden Rohrstoffen hergestellt werden.
  • Insbesondere sind gemäß der Erfindung wässrige Heißleime 105 bevorzugt, welche vollständig, also zu 100% auf biologischen Substanzen basieren.
  • Bei entsprechenden auf biologischen Substanzen basierenden wässrigen Heißleimen 105 ist der Wasseranteil höher als der Wasseranteil von herkömmlichen synthetischen wässrigen Heißleimen 105, und kann bei auf biologischen Substanzen basierenden wässrigen Heißleimen 105 bis zu 60% betragen.
  • Bei entsprechenden wässrigen Heißleimen 105, insbesondere bei entsprechenden auf biologischen Substanzen basierenden wässrigen Heißleimen 105, erfolgt der Aufschmelzvorgang im Gegensatz zu herkömmlichen Dispersionsklebstoffen nicht bei einer Temperatur von 25 °C, sondern in einem erhöhten Temperaturbereich zwischen 45 °C und 70 °C.
  • Bei entsprechenden wässrigen Heißleimen 105, insbesondere bei entsprechenden auf biologischen Substanzen basierenden wässrigen Heißleimen 105, verdunstet während des Schmelzvorgangs in dem Schmelztank 103, aufgrund der Erwärmung des wässrigen Heißleims 105 Wasser, wodurch sich bei entsprechenden herkömmlichen Heißleimauftragssystemen die Viskosität des geschmolzenen wässrigen Heißleims 105 erhöht, wodurch unter Umständen die Auftragsvorrichtung 109 nicht mehr prozessstabil mit den gleichen Parametern betrieben werden kann.
  • Um eine konstante Viskosität des geschmolzenen wässrigen Heißleims 105 sicherzustellen, weist das Heißleimauftragssystem 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Druckregulationselement 113 auf, welches fluidtechnisch mit dem Schmelztank 103 verbunden und ausgebildet ist, einen Luftdruck in dem Schmelztank 103 zu regulieren, um eine Verdunstung von Wasser des geschmolzenen wässrigen Heißleims 105 in dem Schmelztank 103 zu reduzieren.
  • Durch die auf der Regulation des Luftdrucks basierende Reduktion der Verdunstung von Wasser des geschmolzenen wässrigen Heißleims 105 kann auch eine Kondensation von verdunstetem Wasser an dem Schmelztank 103 reduziert werden, so dass die Prozessparameter des geschmolzenen wässrigen Heißleims 105, insbesondere die Viskosität, stabil gehalten werden können. Andere Gase, wie beispielweise Inertgase haben eine Luft verdrängende Eigenschaft und können sich daher auf eine Reduzierung des Verdunstens positiv auswirken.
  • Im Folgenden wird das Schmelzen und Fördern des wässrigen Heißleims 105 beschrieben.
  • Der Schmelztank 103 weist einen Schmelzbehälter 115 mit einer Einführöffnung 117 auf, durch welche der wässrige Heißleim 105 in den Schmelzbehälter 115 eingeführt wird. Hierbei wird der wässrige Heißleim 105 in einem in Fig. 1 nicht dargestellten festen Aggregatzustand, insbesondere als Heißleim-Pellets oder in Blockform, in den Schmelzbehälter 115 eingeführt.
  • Der Schmelztank 103 weist ferner einen Behälterdeckel 119 auf, welcher bewegbar an dem Schmelzbehälter 115 gelagert ist. Der Behälterdeckel 119 ist in einer in Fig. 1 nicht dargestellten Freigabeposition ausgebildet, um die Einführöffnung 117 zum Zuführen des wässrigen Heißleims 105 in den Schmelzbehälter 115 freizugeben. Der Behälterdeckel 119 ist ferner ausgebildet in einer in Fig. 1 dargestellten Verschlussposition, um die Einführöffnung 119 druckdicht zu verschließen.
  • Gemäß der Fig. 1 ist die Einführöffnung 117 an der Oberseite des Schmelzbehälters 115 angeordnet und erstreckt sich die Einführöffnung 117 insbesondere über die gesamte Oberseite des Schmelzbehälters 115.
  • Alternativ ist es auch möglich, dass die Einführöffnung 117 an einer oberen Seitenwand 121 des Schmelzbehälters 115 angeordnet ist, wobei die Einführöffnung 117 hierbei insbesondere oberhalb eines Füllstandniveaus 123 des wässrigen Heißleims 105 in dem Schmelzbehälter 115 angeordnet ist.
  • Um eine wirksame Abdichtung zwischen dem Behälterdeckel 119 und einem die Einführöffnung 117 begrenzenden Öffnungsrand sicherzustellen, ist insbesondere ein in Fig. 1 nicht dargestelltes Dichtelement, insbesondere O-Ring, zwischen dem Behälterdeckel 119 und dem die Einführöffnung 117 begrenzenden Öffnungsrand angeordnet.
  • Der in den Schmelztank 103, insbesondere Schmelzbehälter 115, eingebrachte wässrige Heißleim 105 wird durch das Schmelzgerät 101 erwärmt, um den wässrigen Heißleim 105 zu schmelzen. Hierzu umfasst das Schmelzgerät 101 zumindest ein Heizelement 125, welches ausgebildet ist, in dem Schmelztank 103, insbesondere Schmelzbehälter 115, aufgenommenen wässrigen Heißleim 105 zu schmelzen. Das in der Fig. 1 dargestellte Heizelement 125 kann als eine elektrische Widerstandsheizung ausgebildet sein.
  • Insbesondere ist das Schmelzgerät 101, insbesondere das zumindest eine Heizelement 125 ausgebildet, den in dem Schmelztank 103, insbesondere Schmelzbehälter 115, aufgenommenen wässrigen Heißleim 105 auf eine Temperatur zwischen 45 °C und 70 °C zu erwärmen, um den wässrigen Heißleim 105 zu schmelzen und den geschmolzenen wässrigen Heißleim 105 zu erhalten.
  • Wie in der Fig. 1 dargestellt, ist hierbei das zumindest eine Heizelement 125 insbesondere in einem von dem Schmelztank 103 beabstandeten Bereich 127 des Schmelzgeräts 101 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich zu dem zumindest einen Heizelement 125 kann das Schmelzgerät 101 ein in Fig. 1 nicht dargestelltes weiteres Heizelement 147 umfassen, welches vorzugsweise an dem Behälterdeckel 119 angeordnet ist.
  • Wie bereits ausgeführt wurde, ist das Druckregulationselement 113 fluidtechnisch mit dem Schmelztank 103, insbesondere dem Schmelzbehälter 115 verbunden und ist ausgebildet einen Luftdruck in dem Schmelztank 103, insbesondere Schmelzbehälter 115 zu regulieren, um eine Verdunstung von Wasser des geschmolzenen wässrigen Heißleims 105 in dem Schmelztank 103, insbesondere Schmelzbehälter 115 zu reduzieren.
  • Hierbei ist das Druckregulationselement 113 insbesondere ausgebildet, einen Luftdruck in dem Schmelztank 103, insbesondere Schmelzbehälter 115, über einen Luftdruck von 1 bar hinaus zu erhöhen, insbesondere auf einen absoluten Luftdruck zwischen 1,2 bar und 1,5 bar zu erhöhen, um eine Verdunstung von Wasser des geschmolzenen wässrigen Heißleims 105 in dem Schmelztank 103, insbesondere Schmelzbehälter 115, zu reduzieren.
  • Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, umfasst das Druckregulationselement 113 ein Druckventil 113-1, welches mit einem in Fig. 1 nicht dargestellten Druckerzeuger, insbesondere einem Kompressor oder einer Pumpe, verbindbar ist. Das Druckventil 113-1 ist zwischen einer ersten Ventilposition und einer zweiten Ventilposition überführbar. Das Druckventil 113-1 ist in der ersten Ventilposition fluidtechnisch von dem Schmelztank 103, insbesondere Schmelzbehälter 115, getrennt. Das Druckventil 113-1 ist in der zweiten Ventilposition fluidtechnisch mit dem Schmelztank 103, insbesondere Schmelzbehälter 115, verbunden, um einen Luftdruck in dem Schmelztank 103, insbesondere Schmelzbehälter 115, zu regulieren, insbesondere zu erhöhen.
  • Der mit dem Druckventil 113-1 verbindbare Druckerzeuger, insbesondere der Kompressor oder die Pumpe, ist insbesondere durch eine in Fig. 1 nicht dargestellte Druckleitung mit dem Druckventil 113-1 verbunden. Der mit dem Druckventil 113-1 verbindbare Druckerzeuger, insbesondere der Kompressor oder die Pumpe, kann ein Bestandteil des Schmelzgeräts 101 sein, oder kann ein Bestandteil des Heißleimauftragssystems 100 sein.
  • Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, ist das Druckregulationselement 113, insbesondere das Druckventil 113-1, an dem Behälterdeckel 119 angeordnet und mit dem Schmelztank 103, insbesondere Schmelzbehälter 115, durch eine Druckregulationsverbindung 129 fluidtechnisch verbunden, um den Luftdruck in dem Schmelztank 103, insbesondere Schmelzbehälter 115, zu regulieren, insbesondere zu erhöhen. Die Druckregulationsverbindung 129 ist hierbei insbesondere durch den Behälterdeckel 119 geführt.
  • Um eine wirksame Reduktion der Verdunstung von Wasser des wässrigen Heißleims 105 in dem Schmelztank 103 zu gewährleisten, kann das Heizelement 125 und das Druckregulationselement 113, insbesondere das Druckventil 113-1, derart eingestellt werden, dass sich der Luftdruck in dem Schmelztank 103 für einen bestimmten Temperaturbereich des wässrigen Heißleims 105 oberhalb der Dampfdruckkurve von Wasser befindet.
  • Eine Dampfdruckkurve von Wasser ist in der Fig. 2 dargestellt. Aus der in Fig. 2 gezeigten Darstellung geht hervor, dass bei einer Temperatur des wässrigen Heißleims 105 von 60°C eine Erhöhung des Luftdrucks in dem Schmelztank 103 um mehr als 200 mbar, also auf einen Luftdruck von mehr als 1,2 bar ausreichend ist, damit sich dieser oberhalb der Dampfdruckkurve von Wasser befindet, und damit eine wirksame Reduktion der Verdunstung von Wasser gewährleistet wird.
  • Der Luftdruck in dem Schmelztank 103, insbesondere Schmelzbehälter 115, kann hierbei manuell eingestellt werden, indem beispielsweise das Druckregulationselement 113, insbesondere das Druckventil 113-1, manuell durch den Nutzer des Heißleimauftragssystems 100 auf den gewünschten Luftdruckwert eingestellt wird.
  • Es kann jedoch auch eine automatisierte Ansteuerung des Luftdrucks in dem Schmelztank 103, insbesondere Schmelzbehälter 115, durch eine in Fig. 1 nicht dargestellte Steuerung des Heißleimauftragssystems 100 erfolgen.
  • In der in Fig. 1 nicht dargestellten Steuerung des Heißleimauftragssystems 100 kann insbesondere ein Heißleimschmelzprofil hinterlegt sein. Die Steuerung ist hierbei insbesondere steuerungstechnisch mit dem Schmelzgerät 101 und dem Druckregulationselement 113 verbunden und ist ausgebildet ist, das Schmelzgerät 101, insbesondere das zumindest eine Heizelement 125, und das Druckregulationselement 113 in Abhängigkeit des hinterlegten Heißleimschmelzprofils anzusteuern, um den in dem Schmelztank 103 aufgenommenen wässrigen Heißleim 105 zu schmelzen.
  • Das entsprechende in der Steuerung hinterlegte Heißleimschmelzprofil kann insbesondere auf den verwendeten wässrigen Heißleim 105 und / oder auf das verwendete Heißleimauftragssystem 100 spezifisch angepasst sein. Das in der Steuerung hinterlegte Heißleimschmelzprofil kann insbesondere Anweisungen für das Schmelzgerät 101, insbesondere das zumindest eine Heizelement 125, umfassen, den wässrigen Heißleim 105 auf einen bestimmten Temperaturbereich zu erwärmen. Das in der Steuerung hinterlegte Heißleimschmelzprofil kann insbesondere Anweisungen für das Druckregulationselement 113, insbesondere das Druckventil 113-1, umfassen, den Luftdruck in dem Schmelztank 103, insbesondere Schmelzbehälter 115, auf einen bestimmen Luftdruck, bzw. einen bestimmen Luftdruckbereich, einzustellen.
  • Insbesondere kann das Heißleimauftragssystem 100 hierbei einen in Fig. 1 nicht dargestellten Drucksensor zum Erfassen eines Luftdrucks in dem Schmelztank 103 und / oder einen in Fig. 1 nicht dargestellten Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur des in dem Schmelztank 103 aufgenommenen wässrigen Heißleims 105 umfassen. In diesem Fall kann eine mit dem Schmelzgerät 101 steuerungstechnisch verbundene Steuerung des Heißleimauftragssystems 100 das Schmelzgerät 101, insbesondere Heizelement 125, und das Druckregulationselement 113 in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur des wässrigen Heißleims 105 und/oder in Abhängigkeit von dem erfassten Luftdruck in dem Schmelztank 103 steuern.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Heißleimauftragssystem 100 einen an dem Schmelztank 103 angeordneten und in Fig. 1 nicht dargestellten Deckelsensor aufweisen, welcher ausgebildet ist, einen Verschlusszustand des Behälterdeckels 119 zu erfassen, in welchem der Behälterdeckel 119 die Einführöffnung 117 druckdicht verschließt.
  • Eine Steuerung des Heißleimauftragssystems 100, welche steuerungstechnisch mit dem Deckelsensor und dem Druckregulationselement 113 verbunden ist, ist ausgebildet, das Druckregulationselement 113 zum Regulieren eines Luftdrucks in dem Schmelztank 103 zu aktivieren, wenn der Deckelsensor einen Verschlusszustand des Behälterdeckels 119 erfasst. Dadurch kann sichergestellt werden, dass eine Druckregulation in dem Schmelztank 103 durch das Druckregulationselement 113 erst dann durchgeführt wird, wenn der Schmelztank 103, insbesondere Schmelzbehälter 115, durch den Behälterdeckel 119 druckdicht verschlossen wird.
  • In der Fig. 1 ist ferner zu erkennen, dass das Schmelztank 103, insbesondere der Schmelzbehälter 115, zumindest eine druckdicht verschließbare Entlüftungsöffnung 131, aufweist. Das Heißleimauftragssystem 100 weist eine Entlüftungspumpe 133 auf, welche fluidtechnisch mit der zumindest einen druckdicht verschließbaren Entlüftungsöffnung 131 verbunden und ausgebildet ist, den Schmelztank 103, insbesondere Schmelzbehälter 115, zu entlüften. Dadurch kann, z.B. in einem Notfall, wie z.B. bei einem unvorhergesehenen Druckanstieg in dem Schmelztank 103, insbesondere Schmelzbehälter 115, der den Leimdruck beeinflussenden Luftdruck in dem Schmelztank 103, insbesondere Schmelzbehälter 115 rasch und sicher abgebaut werden.
  • Aus der Fig. 1 geht ferner hervor, dass der Schmelztank 103, insbesondere der Schmelzbehälter 115, eine druckdicht verschließbare Abführöffnung 135 aufweist, und dass das Heißleimauftragssystem 100 eine Förderpumpe 137 aufweist, welche fluidtechnisch mit der druckdicht verschließbaren Abführöffnung 135 verbunden ist. Die Förderpumpe 137 ist ausgebildet ist, den geschmolzenen wässrigen Heißleim 105 aus der Abführöffnung 135 des Schmelztanks 103 und durch die Förderleitung 107 zu der Auftragsvorrichtung 109 zu pumpen. Die Förderleitung 107 kann beheizbar sein.
    Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, ist die druckdicht verschließbare Abführöffnung 135 durch ein Rückschlagventil 139 verschlossen, um während des Erhitzens des wässrigen Heißleims 105 in dem Schmelztank 103, insbesondere Schmelzbehälter 115, sicherzustellen, dass kein wässriger Heißleims 105 durch die Abführöffnung 135 unkontrolliert austritt.
  • Somit kann durch das Heißleimauftragssystem 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung ein wirksamer Auftrag von geschmolzenem wässrigen Heißleim 105, insbesondere mit einer konstanten Viskosität, auf ein Substrat sichergestellt werden.
  • Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Dampfdruckkurve von Wasser, wobei entlang der Abszissenachse 143 die Temperatur in °C und wobei entlang der Ordinatenachse 145 der relative Luftdruck in mbar angegeben ist.
  • Aus der in Fig. 2 dargestellten Dampfdruckkurve ist ersichtlich, dass bei Temperatur- und Luftdruckwerten unterhalb der Dampfdruckkurve Wasser verdampft, und dass bei Temperatur- und Luftdruckwerten oberhalb der Dampfdruckkurve das Wasser nicht verdampft, sondern kondensiert, sofern die Umgebungsluft übersättigt ist. Dies wäre beispielsweise der Fall, wenn eine Temperatur in dem Schmelztank 60°C beträgt. Dann werden 130g Wasser pro m3 Luft aufgenommen. Bei einer Abkühlung entsteht Kondensat. Oberhalb der Dampfdruckkurve von 0,2 bar, bei 60°C entsteht ebenfalls Kondensat.
  • Dies ist in der Fig. 2 beispielweise für eine Temperatur von 60 °C dargestellt, bei der Wasser bei einem Luftdruck von unter ca. 200 mbar verdampft.
  • Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung des in Fig. 1 dargestellten Heißleimauftragssystems mit einem geöffneten Schmelztank.
  • Da das in Fig. 3 dargestellte Heißleimauftragssystem 100 identisch zu dem in Fig. 1 dargestellten Heißleimauftragssystem 100 ist, wird auf die Ausführungen zur Fig. 1 verwiesen.
  • In der Fig. 3 ist lediglich der Behälterdeckel 119 in einem geöffneten Zustand gezeigt, wobei der Behälterdeckel 119 in der entsprechenden Freigabeposition die Einführöffnung 117 des Schmelztanks 103 zum Zuführen des wässrigen Heißleims 105 in den Schmelzbehälter 115 freizugibt.
  • Fig. 4 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Heißleimauftragssystems zum Auftragen eines wässrigen Heißleims auf ein Substrat gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • Das in Fig. 4 dargestellte Heißleimauftragssystem 100, gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel, entspricht weitestgehend dem in Fig. 1 dargestellten Heißleimauftragssystem 100. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 weist das in Fig. 4 dargestellte Heißleimauftragssystem 100 ein weiteres Heizelement 147 auf, welches an dem Behälterdeckel 119 angeordnet ist. Das Heizelement 147 ist insbesondere an einer Innenseite des Behälterdeckels 119 angeordnet, welche dem Schmelztank 115 zugewandt ist, und ausgebildet ist, den Behälterdeckel 119 zu erwärmen.
  • Durch das Erwärmen des Behälterdeckels 119 mittels des weiteres Heizelements 147 und durch das Erwärmen des Schmelztanks 103 mittels des in dem Bereich 127 angeordneten Heizelements 125 kann eine möglichst gleichmäßige Erwärmung des Schmelztanks 103, insbesondere des Schmelzbehälters 115, sichergestellt werden. Insbesondere verhindert das weitere Heizelement 147 einen signifikanten Temperaturgradienten in dem Schmelztank 103, insbesondere Schmelzbehälter 115.
  • Für weitere Details wird auf die Ausführungen zur Fig. 1 verwiesen.
  • Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Auftragen eines wässrigen Heißleims auf ein Substrat gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Das Verfahren 200 umfasst als ersten Verfahrensschritt das Zugeben 201 eines wässrigen Heißleims 105 in einen Schmelztank 103 eines Schmelzgeräts 101 des Heißleimauftragssystems 100.
  • Das Verfahren 200 umfasst als zweiten Verfahrensschritt das Aktivieren 203 des Schmelzgeräts 101, um den in dem Schmelztank 103 aufgenommenen wässrigen Heißleim 105 zu schmelzen und einen geschmolzenen wässrigen Heißleim 105 zu erhalten.
  • Das Verfahren 200 umfasst als dritten Verfahrensschritt das Regulieren 205 eines Luftdrucks in dem Schmelztank 103 durch ein mit dem Schmelztank 103 fluidtechnisch verbundenes Druckregulationselement 113 des Heißleimauftragssystems 100.
  • Das Verfahren 200 umfasst als vierten Verfahrensschritt das Fördern 207 des geschmolzenen wässrigen Heißleims 105 durch eine mit dem Schmelztank 103 fluidtechnisch verbundene Förderleitung 107 des Heißleimauftragssystems 100 zu einer mit der Förderleitung 107 fluidtechnisch verbundenen Auftragsvorrichtung 109 des Heißleimauftragssystems 100. Die Förderleitung 107 hierbei kann beheizbar sein.
  • Das Verfahren 200 umfasst als fünften Verfahrensschritt das Abgeben 209 des geschmolzenen wässrigen Heißleims 105 auf das Substrat durch die Auftragsvorrichtung 109.

Claims (15)

  1. Heißleimauftragssystem (100) zum Auftragen eines wässrigen Heißleims (105) auf ein Substrat, umfassend:
    ein Schmelzgerät (101), welches ausgebildet ist, den wässrigen Heißleim (105) zu schmelzen, wobei das Schmelzgerät (101) einen Schmelztank (103) aufweist, welcher ausgebildet ist, den geschmolzenen wässrigen Heißleim (105) aufzunehmen, wobei der Schmelztank (103) druckdicht verschließbar ist,
    eine Auftragsvorrichtung (109), welche ausgebildet ist, den geschmolzenen wässrigen Heißleim (105) auf das Substrat aufzutragen,
    eine Förderleitung (107), welche den Schmelztank (103) mit der Auftragsvorrichtung (109) fluidtechnisch verbindet, wobei die Förderleitung (107) ausgebildet ist, den geschmolzenen wässrigen Heißleim (105) von dem Schmelztank (103) zu der Auftragsvorrichtung (109) zu fördern, und
    ein Druckregulationselement (113, 113-1), welches fluidtechnisch mit dem Schmelztank (103) verbunden und ausgebildet ist, einen Luftdruck in dem Schmelztank (103) zu regulieren, um eine Verdunstung von Wasser des geschmolzenen wässrigen Heißleims (105) in dem Schmelztank (103) zu reduzieren.
  2. Heißleimauftragssystem (100) nach Anspruch 1, wobei das Druckregulationselement (113, 113-1) ausgebildet ist, einen Luftdruck in dem Schmelztank (103) über einen atmosphärischen Luftdruck von 1 bar hinaus zu erhöhen, insbesondere auf einen absoluten Luftdruck zwischen 1,2 bar und 1,5 bar zu erhöhen, um eine Verdunstung von Wasser des geschmolzenen wässrigen Heißleims (105) in dem Schmelztank (103) zu reduzieren.
  3. Heißleimauftragssystem (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Druckregulationselement (113, 113-1) ein Druckventil (113-1) umfasst, welches mit einem Druckerzeuger, insbesondere Kompressor oder Pumpe, verbindbar ist, wobei das Druckventil (113-1) zwischen einer ersten Ventilposition und einer zweiten Ventilposition überführbar ist, wobei das Druckventil (113-1) in der ersten Ventilposition fluidtechnisch von dem Schmelztank getrennt ist, und wobei das Druckventil (113-1) in der zweiten Ventilposition fluidtechnisch mit dem Schmelztank (103) verbunden ist, um einen Luftdruck in dem Schmelztank (103) zu regulieren.
  4. Heißleimauftragssystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schmelztank (103) einen Schmelzbehälter (115) mit einer Einführöffnung (117) und einen Behälterdeckel (119) aufweist, welcher bewegbar an dem Schmelzbehälter (115) gelagert ist, wobei der Behälterdeckel (119) ausgebildet ist, in einer Freigabeposition die Einführöffnung (117) zum Zuführen des wässrigen Heißleims (105) in den Schmelzbehälter (115) freizugeben, und wobei der Behälterdeckel (119) ausgebildet ist in einer Verschlussposition die Einführöffnung (117) druckdicht zu verschließen.
  5. Heißleimauftragssystem (100) nach Anspruch 4, wobei das Druckregulationselement (113, 113-1), insbesondere Druckventil (113-1), an dem Behälterdeckel (119) angeordnet und mit dem Schmelzbehälter (115) durch eine Druckregulationsverbindung (129) verbunden ist, wobei die Druckregulationsverbindung (129) insbesondere durch den Behälterdeckel (119) geführt ist.
  6. Heißleimauftragssystem (100) nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Heißleimauftragssystem (100) einen an dem Schmelztank (103) angeordneten Deckelsensor aufweist, welcher ausgebildet ist, einen Verschlusszustand des Behälterdeckels (119) zu erfassen, in welchem der Behälterdeckel (119) die Einführöffnung (117) druckdicht verschließt, wobei das Heißleimauftragssystem (100) eine Steuerung aufweist, welche steuerungstechnisch mit dem Deckelsensor und dem Druckregulationselement (113, 113-1) verbunden ist, wobei die Steuerung ausgebildet ist, das Druckregulationselement (113, 113-1) zum Regulieren eines Luftdrucks in dem Schmelztank (103) zu aktivieren, wenn der Deckelsensor. einen Verschlusszustand des Behälterdeckels (119) erfasst.
  7. Heißleimauftragssystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Schmelzgerät (101) zumindest ein Heizelement (125, 147) umfasst, welches ausgebildet ist, in dem Schmelztank (103) aufgenommenen wässrigen Heißleim (105) zu schmelzen, wobei das zumindest eine Heizelement (125, 147) insbesondere an einem von dem Schmelztank (103) beabstandeten Bereich (127) des Schmelzgeräts (101) und/oder an dem Behälterdeckel (119) angeordnet ist.
  8. Heißleimauftragssystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schmelztank (103) eine druckdicht verschließbare Abführöffnung (135) aufweist, wobei das Heißleimauftragssystem (100) eine Förderpumpe (137) aufweist, welche fluidtechnisch mit der druckdicht verschließbaren Abführöffnung (135) verbunden und ausgebildet ist, den geschmolzenen wässrigen Heißleim (105) aus der Abführöffnung (135) des Schmelztanks (103) und durch die Förderleitung (107) zu der Auftragsvorrichtung (109) zu pumpen.
  9. Heißleimauftragssystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schmelztank (103) eine druckdicht verschließbare Entlüftungsöffnung (131) aufweist, wobei das Heißleimauftragssystem (100) eine Entlüftungspumpe (133) aufweist welche fluidtechnisch mit der Entlüftungsöffnung (133) verbunden und ausgebildet ist, den Schmelztank (103) zu entlüften.
  10. Heißleimauftragssystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Heißleimauftragssystem (100) eine Steuerung aufweist, in welcher ein Heißleimschmelzprofil hinterlegt ist, wobei die Steuerung steuerungstechnisch mit dem Schmelzgerät (101) und dem Druckregulationselement (113, 113-1) verbunden und ausgebildet ist, das Schmelzgerät (101), insbesondere das zumindest eine Heizelement (125, 147), und das Druckregulationselement (113, 113-1) in Abhängigkeit des hinterlegten Heißleimschmelzprofils anzusteuern, um den in dem Schmelztank (103) aufgenommenen wässrigen Heißleim (105) zu schmelzen.
  11. Heißleimauftragssystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Heißleimauftragssystem (100) einen Drucksensor zum Erfassen eines Luftdrucks in dem Schmelztank (103) und/oder einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur des in dem Schmelztank (103) aufgenommenen wässrigen Heißleims (105) aufweist, wobei das Heißleimauftragssystem (100) eine Steuerung aufweist, wobei die Steuerung steuerungstechnisch mit dem Schmelzgerät (101), dem Druckregulationselement (113, 113-1), dem Temperatursensor und/oder dem Drucksensor verbunden und ausgebildet ist, das Schmelzgerät (101) und das Druckregulationselement (113, 113-1) in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur des wässrigen Heißleims (105) und/oder in Abhängigkeit von dem erfassten Luftdruck in dem Schmelztank (103) zu steuern.
  12. Heißleimauftragssystem (100) nach Anspruch 11, wobei die Steuerung ausgebildet ist, das Schmelzgerät (101) und das Druckregulationselement (113, 113-1) derart anzusteuern, dass sich der Luftdruck in dem Schmelztank (103) für einen bestimmen Temperaturbereich des wässrigen Heißleims (105) oberhalb der Dampfdruckkurve von Wasser befinden.
  13. Heißleimauftragssystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der wässrige Heißleim (105) ein auf biologischen Substanzen basierender wässriger Heißleim (105), insbesondere ein Glutinleim, ist.
  14. Verfahren (200) zum Auftragen eines wässrigen Heißleims (105) auf ein Substrat mit einem Heißleimauftragssystem (100), wobei das Verfahren (200) die folgenden Verfahrensschritte aufweist,
    - Zugeben (201) eines wässrigen Heißleims (105) in einen Schmelztank (103) eines Schmelzgeräts (101) des Heißleimauftragssystems (100),
    - Aktivieren (203) des Schmelzgeräts (101), um den in dem Schmelztank (103) aufgenommenen wässrigen Heißleim (105) zu schmelzen und einen geschmolzenen wässrigen Heißleim (105) zu erhalten,
    - Regulieren (205) eines Luftdrucks in dem Schmelztank (103) durch ein mit dem Schmelztank (103) fluidtechnisch verbundenes Druckregulationselement (113, 113-1) des Heißleimauftragssystems (100),
    - Fördern (207) des geschmolzenen wässrigen Heißleims (105) durch eine mit dem Schmelztank (103) fluidtechnisch verbundene Förderleitung (107) des Heißleimauftragssystems (100) zu einer mit der Förderleitung (107) fluidtechnisch verbundenen Auftragsvorrichtung (109) des Heißleimauftragssystems (100), und
    - Abgeben (209) des geschmolzenen wässrigen Heißleims (105) auf das Substrat durch die Auftragsvorrichtung (109).
  15. Verfahren (200) nach Anspruch 14, wobei das Aktivieren (203) des Schmelzgeräts (101) und das Regulieren (205) eines Luftdrucks gleichzeitig durchgeführt werden, oder wobei das Aktivieren (203) des Schmelzgeräts (101) vor dem Regulieren des Luftdrucks stattfindet, oder wobei das Aktivieren (203) des Schmelzgeräts (101) nach dem Regulieren des Luftdrucks stattfindet.
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