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Dokumentenidentifikation DE2939102C2 07.06.1990
Titel Klebstoffauftragvorrichtung für bewegte Substrate
Anmelder Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf, DE
Erfinder Reckziegel, Erich;
Holzapfel, Heinz, 4000 Düsseldorf, DE
DE-Anmeldedatum 27.09.1979
DE-Aktenzeichen 2939102
Offenlegungstag 16.04.1981
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 07.06.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.06.1990
IPC-Hauptklasse B05C 1/08

Beschreibung[de]

Die Erfindung richtet sich auf eine Klebstoffauftragvorrichtung für bewegte Substrate mit mindestens einer über einem Auffangbecken zum Aufnehmen überschüssigen Klebstoffs angeordneten Auftragswalze und nahe an deren Oberfläche herangeführter Schlitzdüse mit etwa parallel zur Drehachse der Walze stehendem Schlitz, dem eine Leitung mit vorgeschalteter Klebstofförderpumpe zugeordnet ist.

Eine derartige Klebstoffauftragvorrichtung ist aus der GB-PS 11 99 918 bekannt. Hierbei ist es jedoch von Nachteil, daß die Einstellung der Klebstoffschichtdicke auf der Auftragswalze und dem Substrat sowie die Steuerung der Gleichmäßigkeit des Klebstoffauftrages nur über die Regelung der Förderleistung der Förderpumpe und der Auftragswalzenumdrehungsgeschwindigkeit möglich sind. Diese Steuerungs- und Regelungsmöglichkeiten sind insbesondere für einen intermittierenden Klebstoffauftrag auf einzelne an der Auftragswalze vorbeigeführte Substrate unzureichend. Insbesondere bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten sind bei intermittierender Fahrweise völlig gleichmäßige Klebstoffschichten nicht mehr einstellbar.

Weiterhin ist aus der DE-AS 25 08 119 eine Klebstoffauftragswalze mit dem Substrat zugewandter Umfangsfläche und zugeordneter Abstreifrakel bekannt, wobei die Auftragswalze zur Aufnahme des Klebstoffs in einen Klebstoffvorrat eintaucht, der sich in einem Auffangbecken befindet, das zum Aufnehmen des überschüssigen, an der Abstreifrakel abgestreiften Klebstoffs ausgebildet ist.

Mit Vorrichtungen vorgenannter Art können bei einfachen Walzensystemen und der Verarbeitung hoher viskoser Klebstoffe, insbesondere bei Schmelz-Klebstoffen, in Viskositätsbereichen über 3000 bis 5000 mPa s und etwa 100 m/min übersteigenden Umfangsgeschwindigkeiten, wegen der dabei auftretenden hohen Turbulenzen im Walzenauftragssystem bzw. Tauchbecken homogene Klebstoffschichten ohne Lufteinschlag nicht mehr erzeugt werden. Es entsteht dann also keine kompakte Klebstoffschicht sondern je nach eingearbeiteter Luftmenge eine mehr oder weniger mit Blasen durchsetzte schaumähnliche Schicht, die eine gegenüber kompakten Klebstoffschichten verminderte Reißfestigkeit des Klebstoff-Films und eine verminderte Festigkeit des gebildeten Klebeverbundes zur Folge hat. Die Weiterverarbeitbarkeit so hergestellter Produkte sowie deren Gebrauchsfestigkeit ist entsprechend verschlechtert. Zunehmend ungünstige Wirkung haben die Lufteinschlüsse mit steigender Klebstoffschichtdicke, so daß ab etwa 0,5 mm Schichtdicke des Klebstoffs und den oben angegebenen hohen Walzengeschwindigkeiten und Viskositäten völlig unbrauchbare Klebeverbindungen entstehen können.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, die auch einen intermittierenden Klebstoffauftrag, insbesondere auf einzeln an einer Klebstoffauftragvorrichtung vorbeigeführte Substrate ermöglicht, wobei insbesondere auch bei hohen Klebstoffviskositäten und Umfangsgeschwindigkeiten sowie relativ starken Schichtdicken völlig gleichmäßige Klebstoffschichten erhalten werden.

Bei einer Klebstoffauftragvorrichtung der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Klebstoff mit Hilfe eines in der Leitung zwischen der Pumpe und der Schlichtdüse angeordneten Ventils kontinuierlich oder intermittierend der Oberfläche der Auftragswalze zugeführt und mit Hilfe einer auf dem Umfang der Auftragswalze an die Schlitzdüse mit Abstand anschließende, abwechselnd anzulegende und abzuhebende Egalisierungsrakel ein intermittierender Klebstoffzug auf die Walzenoberfläche gebildet und/oder vergleichmäßigt wird.

Dadurch, daß der Klebstoff nicht wie üblich durch Tauchen der Auftragswalze sondern durch Aufpressen aus einer Schlitzdüse auf die Oberfläche der Walze aufgebracht wird, kann die aufgetragene Menge jeweils entsprechend der Umfangsgeschwindigkeit der Auftragswalze bzw. auch der Relativgeschwindigkeit der zu beleimenden Substrate durch die Pumpenleistung eingestellt werden, ohne daß in irgendeinem Stadium die Gefahr von Lufteinschlüssen in der Klebstoffschicht in Kauf zu nehmen wäre. Letztlich wird beim Betrieb der Vorrichtung der Klebstoff - je nach Wunsch - kontinuierlich oder intermittierend mit Hilfe einer Schlitzdüse und vorgeschalteter Pumpe sowie durch ein Ventil hindurch auf die Oberfläche der Auftragswalze aufgebracht. Die in Richtung der Achse der Auftragswalze gemessene Breite des Klebstoffstreifens ist dabei ersichtlich ohne weiteres durch Vorgabe der Breite der Schlitzdüse einzustellen. Vorzugsweise wird der Klebstoff in jedem Falle mit leichtem Überdruck aus der Schlitzdüse auf die Oberfläche der Auftragswalze aufgepreßt.

Besonderes Interesse an einer solchen verbesserten Vorrichtung besteht beispielsweise in den Fällen, in denen die jeweilige Beleimung in der Länge zu begrenzen ist und die aufzubringende Klebstofffläche in der Breite die Abmessung des Substrats übersteigen soll. Solche Forderungen werden beispielsweise beim Beleimen von Buch- und Broschüren-Rücken gestellt, etwa bei der fadenlosen Klebebindung oder der Ableimung gehefteter Produkte, wo ein direkter Klebstoffauftrag mit Hilfe eines Schlitzdüsensystems eine sichere Bindung der Randblätter nicht gewährleistet.

Nach dem Vorangehenden geht die erfindungsgemäße Vorrichtung von einem Auftragssystem mit einer oder mehreren Auftragswalzen aus, welche wahlweise mit ein oder zwei Abstreifern versehen sein können, jenachdem ob die jeweilige Auftragswalze kontinuierlich oder intermittierend mit Klebstoff zu beschicken ist. Eine intermittierende Beschickung läßt sich dadurch erreichen, daß ein auf dem Walzenumfang auf die Schlitzdüse folgender Abstreifer entsprechend dem gewünschten Klebstoffmuster abwechselnd an die Walzenoberfläche angepreßt oder von dieser abgehoben wird.

Zum Heranführen von Klebstoff an die Schlitzdüse ist zweckmäßig eine Pumpe mit gleichmäßig einzustellender Förderleistung vorgesehen, wobei die letztere auf eine ausreichende Reserve unter Berücksichtigung des maximalen Klebstoffbedarfs und eines Mindestüberschusses von ca. 20 bis 50% abgestimmt sein soll. Mit Hilfe einer beispielsweise am Rand des Klebstoffauffangsbeckens bzw. Auftragsbeckens angebrachten Rakel bzw. eines Abstreifers oder mit Hilfe einer gegenläufig angetriebenen sowie mit Abstreifer versehenen Rolle, kann der Klebstoffauftrag zusätzlich reguliert und egalisiert werden.

Die Klebstoffzuführung besteht vorzugsweise aus je einem Schlauch mit schlitzdüsenförmigem Mundstück bzw. Schlitzdüse pro Auftragswalze, einem Vorratsbehälter für den Klebstoff und einer Pumpe zum Heranfördern des Klebstoffs vom Vorratsbehälter zum Mundstück. Der Vorratsbehälter kann gleichzeitig zur Aufnahme überschüssigen Klebstoffs aus dem Auffangsbecken dienen oder das letztere selbst bilden. Das Auffangbecken und gegebenenfalls dessen Abfluß zum Vorratsbehälter sollen vorteilhaft so dimensioniert sein, daß ein kontinuierlicher Rückfluß überschüssigen Klebstoffs gewährleistet ist und Klebstoff im Auffangbecken nicht bis zum Eintauchen der Auftragswalze steigen kann. Dadurch wird erreicht, daß auch bei extrem hohen Arbeitsgeschwindigkeiten in keinem Fall Luft in die aus der Schlitzdüse aufgebrachte Klebstoffschicht gelangen kann.

Weiterhin soll das Vorratsbecken bzw. das Auffangbecken so ausreichend groß bemessen sein, daß zurückgeflossener Klebstoff Raum und Zeit zum Abgeben eventuell beim Rücklauf eingeschlossener Luft hat. Beim Verarbeiten von Schmelzklebstoffen ist ein bei hohen Klebstoffbedarfsmengen getrennter Vorschmelzbehälter bzw. eine abgeteilte Vorschmelzkammer vorteilhaft. In diesen und ähnlichen Fällen sind ferner zweckmäßig alle Klebstoffbehälter, Auftrag- und Egalisierwalzen, der Transportschlauch, die Düse, Pumpe usw. ebenfalls beheizt.

Bei Betrieb gelangt der Klebstoff vorteilhaft mit leichtem Überdruck über die Schlitzdüse auf die Auftragswalze, wobei die Düse möglichst dicht, insbesondere bis auf 0,1 bis 2 mm entsprechend dem Neigungswinkel der Düse und der gewünschten Klebstoffmenge, an die Walze herangeführt werden soll. Je nach Wunsch kann dabei ohne jede Schwierigkeit die Breite des Klebstoffstreifens breiter als das Substrat sein. Soll der Klebstoffauftrag intermittierend erfolgen, so kann das Intermittieren durch An- und Abschalten eines in den Klebstoffzufluß eingebauten Ventils erreicht werden oder bei kontinuierlicher Klebstoffaufgabe auf die Walze durch Anlegen und Abheben der auf dem Walzenumfang zwischen Schlitzdüse und Substrat eingeschalteten Egalisierrakel erfolgen. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Klebstoff bei Intermittieren der Walzenbeschickung ca. 10 bis 20 mm vor der Egalisierrakel aufgetragen werden soll.

Die jeweils gewünschte Klebstoffschichtdicke kann über die Förderleistung der Pumpe, also über ein dieser vorgeschaltetes zweckmäßig stufenlos zu regulierendes Getriebe bzw. eine z. B. elektronische Steuerung des Pumpenantriebs vorgegeben werden. Durch Synchronschaltung mit dem Maschinenantrieb kann ein über alle Maschinengeschwindigkeiten gleichbleibender Klebstoffauftrag sichergestellt werden. Dabei läßt sich eine zusätzliche Egalisierung der Klebstoffschicht gegebenenfalls bei Längenbegrenzung mit Hilfe der Egalisierrakel erreichen. Wie üblich ist auf dem Walzenumfang im Anschluß an das Substrat eine Abstreifrakel vorgesehen und so dicht an die Walze angestellt, daß die Walzenoberfläche die Abstreifrakel praktisch klebstofffrei verläßt.

Teilweise anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung werden weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert.

Für die gezeichnete Vorrichtung ist angenommen, daß Substrate 1, z. B. Buchblöcke, an einer mit einer Klebstoffschicht 2 versehenen Auftragswalze 3 (bzw. Übertragwalze) in Pfeilrichtung 4 vorbeilaufen. Die Auftragwalze 3 soll dabei in Pfeilrichtung 5 angetrieben sein. Erfindungsgemäß gelangt der Klebstoff aus einem Auffangbecken 6 über eine Pumpe 7, eine insbesondere als Schlauch ausgebildete Leitung 8 zu einer Schlitzdüse 9, wobei der letzteren ein je nach Wunsch kontinuierlich oder mit vorgegebenem Rhythmus intermittierend zu öffnendes Ventil 10 vorgeschaltet sein kann. Häufig ist das Anbringen einer Egalisierrakel 11 im Anschluß an die Schlitzdüse 9 am Umfang der Auftragwalze 3 vorteilhaft. Die Egalisierrakel 11 kann einerseits zum Vergleichmäßigen der Klebstoffschicht 2 beitragen und andererseits bei entsprechendem Antrieb zum Herstellen in bestimmter Weise unterbrochener Klebstoffzüge durch Anheben und Absenken verwendet werden. Auf die obere Fläche der Auftragwalze 3 wird ferner eine Abstreifrakel 12 aufgesetzt, die dazu vorgesehen ist, allen nach Beleimung der Substrate mit der Leimschicht 13 auf der Auftragwalze 3 verbleibenden Leim abzustreifen und über einen Klebstoffrücklauf 14 in das Auffangbecken 6 zurückfließen zu lassen. Dem Auffangbecken 6 kann ein nicht gezeichnetes Vorratsbecken über eine Verbindung 15 zugeordnet sein. Die Pumpe 7 läßt sich beispielsweise über ein stufenloses Regelgetriebe 16 antreiben.

Durch die Wirkung der Pumpe 7 wird der aus dem Auffangbecken 6 geförderte Klebstoff mit leichtem Überdruck aus der Schlitzdüse 9 auf die Oberfläche der Auftragswalze 3 gepreßt, wobei die Schlitzdüse 9 möglichst dicht, insbesondere bis auf 0,1 bis 0,2 mm Abstand, an die Walzenoberfläche heranzuführen ist. Sind - wie im gezeichneten Ausführungsbeispiel - die Substrate 1 zu beleimende Buchblöcke, so ist zweckmäßig, die Schlitzdüse 9 in Richtung der Achse 17 der Auftragwalze 3 etwas, insbesondere um 1 bis 2 mm, breiter als der zu beleimende Buchrücken. Ein intermittierender Klebstoffauftrag kann - wie gesagt - durch An- und Abschalten des in die Klebstoffleitung 8 eingeschalteten Ventils 10 oder aber bei kontinuierlicher Klebstoffaufgabe durch Anlegen und Abheben der Egalisierrakel 11 erreicht werden. Zu beachten ist bei intermittierender Walzenbeschichtung, daß der Umfangsabstand zwischen Schlitzdüse 9 und Egalisierrakel 11 mindestens etwa 10 bis 20 mm betragen soll.

Mit Hilfe einer wie vorstehend beschrieben ausgebildeten Klebstoffauftragvorrichtung zum Beleimen von Buchrücken wurden folgende Klebstoffe verarbeitet:

I.

35% Ethylen-vinylacetat-copolymer,

30% Mikrowachs,

35% hydr. Kolophoniumester;

Viskosität bei 180°C/11 000 mPa s;

II.

40% Ethylen-vinylacetat-terpolymer,

35% α-methyl-Styrolharz,

25% Mikrowachs;

Viskosität bei 180°C/12 500 mPa s;

III.

100% Polyamid auf Basis dimerer Fettsäure und Piperazin;

Viskosität bei 180°C/14 000 mPa s;

IV.

50% Polyvinylacetat,

15% Dibutylphthalat,

35% Wasser;

Viskosität bei 25°C/35 000 mPa s.

Die vorgenannten Klebstoffe I. bis IV. ergaben beispielsweise auf Buchrücken, bei den jeweils genannten Temperaturen sowie bei Umfangsgeschwindigkeiten der Auftragwalze von etwa 180 m/min und trotz der angegebenen hohen Viskositäten sowohl bei kontinuierlichem als auch bei intermittierendem Leimauftrag gleichmäßige und von Lufteinflüssen freie Klebstoffschichten von 0,6 mm Stärke und mehr.


Anspruch[de]
  1. 1. Klebstoffauftragvorrichtung für bewegte Substrate mit mindestens einer über einem Auffangbecken zum Aufnehmen überschüssigen Klebstoffs, angeordneten Auftragswalze und nahe an deren Oberfläche herangeführter Schlitzdüse mit etwa parallel zur Drehachse der Walze stehendem Schlitz, dem eine Leitung mit vorgeschalteter Klebstofförderpumpe zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff mit Hilfe eines in der Leitung (8) zwischen der Pumpe (7) und der Schlitzdüse (9) angeordneten Ventils (10) kontinuierlich oder intermittierend der Oberfläche der Auftragswalze (3) zugeführt und mit Hilfe einer auf dem Umfang der Auftragswalze an die Schlitzdüse (9) mit Abstand anschließende, abwechselnd anzulegende und abzuhebende Egalisierungsrakel (11) ein intermittierender Klebstoffzug auf der Walzenoberfläche gebildet und/oder vergleichmäßigt wird.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Egalisierungsrakel (11) als gegenläufig angetriebene und mit Abstreifer versehene Egalisierrolle ausgebildet ist.
  3. 3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzdüse (9) breiter, insbesondere um 1 bis 2 mm, als das Substrat (1) ist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen freier Kante der Schlitzdüse (9) und der Oberfläche der Auftragswalze (3) ca. 0,1 bis 0,2 mm beträgt.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff mit leichtem Überdruck aus der Schlitzdüse (9) in Richtung auf die Oberfläche der Auftragswalze (3) ausgepreßt wird.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffschichtdicke auf der Oberfläche der Auftragswalze (3) über die Förderleistung der Pumpe (7) oder die Öffnungszeit des Ventils im Verhältnis zur Umfangsgeschwindigkeit der Auftragswalze (3) bzw. Transportgeschwindigkeit des Substrats (1) eingestellt und mit Hilfe der Egalisierungsrakel (11) vergleichmäßigt wird.






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