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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Klebstoffauftragsvorrichtung in
einer Laminier- oder Kaschiermaschine zur Herstellung eines Laminats,
wobei die Klebstoffauftragsvorrichtung auf mindestens einer Ausgangslagenlage
(eines ersten Substrates) des Laminats vor dem Verbinden der einzelnen
Laminatlagen durch Düsenauftrag erfolgt. Der Klebstoffauftrag
kann dabei vollflächig oder partiell, zum Beispiel in Form
von Streifen, erfolgen.
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Das
Laminat wird erzeugt, indem mindestens zwei Lagen, von der mindestens
eine Lage einen Klebstoffauftrag trägt, in dem Kaschierspalt,
gebildet von der Kaschierwalze und einer Gegendruckwalze bzw. von
Kaschierbändern und entsprechenden Gegenkaschierbändern
oder -walzen, unter Druck miteinander verbunden werden. Die Begriffe kaschieren
bzw. laminieren bzw. Kaschierlage bzw. Laminatlage werden im folgendem
als Synonyme verwendet. Laminat bezeichnet das Endprodukt aus mindestens
zwei Lagen, die mittels eines Klebstoffes verbunden sind. Kaschierlage
oder Laminatlage bezeichnet eine Teillage des Endlaminats.
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Nach
dem jetzigen Stand der Technik wird der Klebstoff in den meisten
Fällen mittels eines Walzenauftragswerk auf eine oder mehrere
Substratlagen vor dem Zusammenfügen des Laminats aufgebracht.
Die Dosierung erfolgt dabei durch die die Beistellung zweier oder
mehrerer Walzen zueinander mit einer Rasterwalze, die Näpfchen
aufweist und an der Oberfläche abgerakelt wird. Der Auftrag
des Klebstoffes auf die Substratlage bzw. Substratlagen erfolgt
bei allen Walzenwerken kontaktierend, d. h. die Auftragswalze des
Walzenwerkes steht im Kontakt mit der Substratlage. In den häufigsten
Anwendungen werden wasserbasierte Dispersionskleber eingesetzt,
da diese kostengünstig und umweltfreundlich sind. Für
den Transport wird der Klebstoff mit relativ hohen Anteilen von
Wasser verdünnt, so dass der Festkörperanteil
oftmals nur 40–50% beträgt. Der Rest bildet das
Wasser plus einige Additive. Ein proportional zur eingebrachten
Menge des Wasseranteils hoher Energieaufwand ist nach dem Übertragen auf
die Substratlage notwendig, damit der aufgetragene Klebstoff seine
Klebrigkeit erhält indem eine grosse Menge an Wasser und
anderen Lösemittelbestandteilen dem Klebstofffilm entzogen
wird. Dies geschieht energetisch sehr aufwendig zum Beispiel durch
Trommeltrockner und beheizte Kaschier- und/oder Trockentrommelwalzen.
Neben dem benötigten hohen Energieaufwand sind die bisherigen
Lösungen auch konstruktiv sehr aufwendig und kostspielig.
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Ansätze
das Auftragssystem durch Düsentechnik zu verbessern und
auch zu vereinfachen sind in vielen Anwendungsgebieten der Laminiertechnologie
bekannt.
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Der
Auftrag von Klebstoff auf Lagen eines Laminats mit Düsen
ist unter anderem in der Gebrauchsmusterschrift
DE 298 24 883 U1 offenbart. Der
Klebstoff wird mittels einer Breitschlitzdüse auf ein erstes
Substrat des Laminats aufgebracht. Ein ähnliches Verfahren
und eine dazugehörige Vorrichtung wird in der
EP 0 951 992 B1 beschrieben.
In der besagten Patentschrift heisst es: „Ganz besonders eignet
sich die erfindungsgemässe Kaschiervorrichtung für
Sichtkaschierungen mit einem 100% Klebstoffsystem, wobei zum Beginn
des Einlaufspaltes zwischen der Gegendruckwalze und der Releasewalze
auf die über die Gegendruckwalze geführte Kaschierfolie
mittels einer geheizten Breitschlitzdüse ein thermoplastischer
Klebstoff aufgebracht wird.” [
EP 0 951 992 B1 , Seite 2,
2. Spalte, Abschnitt 0008] Der Klebstofffilm wird dabei ohne Kontakt
zu dem Substrat aufgetragen. Nachteilig an den besagten Verfahren
ist, dass ein gegenüber Dispersionsklebern (auf Wasserbasis)
sehr teurer Klebstoff eingesetzt wird. Die breite Anwendung der
Dispersionsklebstoffe zeigt, dass diese gegenüber Hotmelt-Klebstoffen
trotz des hohen Bedarfs an Trocknungsenergie deutliche Kostenvorteile
haben. Neben den deutlichen Kostennachteilen haben thermoplastische Klebstoffe
den Nachteil, dass das Laminat sich unter Hitzeeinwirkung in die
einzelnen Lagen lösen kann. Dies ist unter anderem der
Fall, wenn das Druckprodukt, z. B. als laminiertes Plakat, der Sonneneinstrahlung
ausgesetzt wird.
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Allgemein
wird das Auftragen eines Klebstoffes zum Verbinden von Folien mittels
Düsen in der
EP
1 108 539 A1 behandelt. Dabei wird der Klebstoff auf eine
Glattwalze aufgetragen und von dieser auf das Substrat. Ziel der
Erfindung ist die Verbesserung und Vereinfachung der Auftragssystems
durch den Wegfall der Rasterwalze mit ihren vielen Einflussparametern
auf die Beschichtungsqualität. Die in der
EP 1 108 539 A1 gefundene
Lösung weist jedoch den Nachteil auf, dass der Klebstoff,
sofern er nicht vollständig auf das Substrat übertragen
wird, sich langsam auf der Auftragswalze aufbauen wird, sofern er nicht
bei jeder Umdrehung aufwendig von der Walze abgerakelt oder die
Klebstoffreste in einer anderen geeigneten Art und Weise entfernt
werden. Auch bietet die
EP
1 108 539 A1 keinen Ansatz zur Steigerung der Prozesseffizienz,
da sich das Verbesserungspotential ausschliesslich auf das Auftragssystem
beschränkt. Das Auftragen von wasserbasierten Dispersionsklebstoff
mit Düsen ist erstmals in der
WO 2006/138448 A2 ausführlich
beschrieben. Die Patentanmeldung beschäftigt sich unter
anderem mit dem Auftrag von Dispersionsklebstoff in Schaumform. Durch
die Schaumbildung soll das Eindringen des Klebstoffs in feine Poren
eines saugfähigen Substrates vermindert werden und somit
die Kaschierung solcher Materialien mit einer geringeren Auftragsmenge
als üblich ermöglichen. Repräsentative
Klebstoffe können gemäss der
WO 2006/138448 A2 wasserbasierende
Klebstoffe sein, die mindestens ein oder mehrere monomere, oligomere
oder polymere Komponenten enthalten, die in ein wässriges
Medium durch Dispersion, Suspension, Emulsion, Lösung oder
in ähnlicher Form eingebracht wurden. Die
WO 2006/138448 A2 bietet
aber nur eine Verbesserung des Auftragssystems und durch verringerte
Auftragsschichtdicken geringe Ansätze zu Energieeinsparung.
Eine geschäumte Masse schliesst sich aber für eine
Sichtkaschierung aus, da der Kleberauftrag im Wesentlichen die Transparenz
bestimmt. Kleine Lufteinschlüsse lassen zum Beispiel bei
einer Glanzkaschierung auf einem Druckbild sofort als störendes Muster
erkennen. Hinweise auf ein verbessertes Trocknungsverhalten durch
Vorheizen eines Sprühmediums weist die Patentschrift nicht
auf.
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Aus
der Verfahrenstechnik ist die Sprühtrockentechnik bestens
bekannt. Hierbei werden z. B. Kunststoffdispersionen durch Sprühen
in einen Trockenturm zu Kunststoffpulver getrocknet. Sprühtürme
werden üblicherweise im Gleichstrom betrieben und zwar
vorzugsweise von oben nach unten. In diesem Fall werden die Heissluft
und die Dispersion am Kopf des Sprühturms eingeführt.
Die Lufttemperatur nimmt infolge der zur Verdunstung des Wassers
aufgewandten Energie von oben nach unten ab. Die Dispersion wird
am Kopf des Sprühturms zu feinen Tropfen zerstäubt;
dazu dienen Sprühdüsen. Die entstandenen Pulverteilchen
sammeln sich am Fusse des Sprühturmes bzw. im so genannten Konus
oder werden durch Einleiten in einen Zyklonabscheider vom Luftstrom getrennt.
Eine solche gattungsbildende Vorrichtung zum Trocknen von Kunststoffdispersionen
ist unter anderem in der
DE
37 02 997 A1 . Obwohl solche Vorrichtungen bestens bekannt
sind, wurde das Funktionsprinzip für die Vortrocknung von
Dispersionsklebern zum Verbinden von Lagen bisher nicht angewandt.
Ausserdem ist das Ziel einer solchen Sprühtrocknungsanlage
die vollständige Trocknung der Dispersionslösung
zu einem Pulver, während in der Klebstofftechnologie der Dispersionsklebstoff
nur insofern getrocknet werden müsste, dass er eine ausreichende
Klebrigkeit zum Verbinden der Lagen erhält. Weiter Erwähnung
der Sprühtrocknung von wässrigen Systemen sind
unter anderem in der
DE
25 12 238 C , der
US
3,803,111 und in der
EP 0 332 067 B1 zu finden. Die vorab zur
DE 37 02 997 A1 angeführte
Argumentation gilt hier äquivalent.
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Alle
bekannten Beschichtungseinrichtungen mit Düsen lassen nur
ein begrenztes Einstellen der Applikation über die Substratbreite
zu. Um ein gleichmässiges Sprüh- oder Beschichtungsbild
zu erzeugen kann ein so genanntes Overspray über die Kante nie
vollständig vermieden werden. Dies kann aber zur Verschmutzung
von Maschinenteilen und zu unerwünschten Rückseitenbeschichtungen
führen. Die
DE
10 2004 040 945 B4 schlägt daher vor, dass mindestens
ein Randbereich durch ein beabstandet vom Substrat angeordnete Abdeckeinrichtung
beschichtungsfrei gehalten wird. In dem besonderen Fall der
DE 10 2004 040 945
B4 handelt sich dabei um eine Abdeckeinrichtung, die quer
zur Transportrichtung der Leiterplatten beweglich ist und das auf
Ihr während des Beschichtungsprozesses aufgetragene Beschichtungsmaterial
unter Beibehaltung der Randabdeckung aus der Beschichtungszone transportiert, mittels
einer Abstreifeinrichtung von dieser entfernt und einem Vorratsbehälter
zugeführt wird. Ferner weist die
DE 10 2004 040 945 B4 ausführlich
auf den Stand der Technik durch statische Begrenzungselemente hin.
Diese bekannte Methode zur Seitenkantenabdeckung bezieht sich in
der
DE 10 2004
040 945 B4 ausschliesslich auf die Leiterplattenfertigung. Bezüge
zu Anwendungen in der Druckindustrie und speziell im Bereich des
Kaschierens/Laminierens sind nicht zu erkennen und damit als neuartig
zu betrachten. Ferner konzentriert sich die Anmeldung und der dort
aufgeführte Stand der Technik auf Giessvorgänge
mit frei fallendem Giessvorhang, der mit einem entsprechenden Giesskopf
appliziert werden. Anwendungen mit Sprühtechnik werden
in den angeführten Patentschriften nicht beschrieben.
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Neben
den aus der
EP 0 951 992 bekannten Breitschlitzdüse
können auch mehrere Spraydüsen nebeneinander und
gegebenenfalls hintereinander angeordnet werden, so dass sich ihre
Sprühkegel überlappen. Hierdurch lässt
sich ein sehr gleichmässiges Sprühbild erzeugen.
Heutzutage lässt sich mit wässrigen Medien ein
gleichmässiger Auftrag mit einer Schichtdickenabweichung über
die Beschichtungsbreite von 1–3% erzielen. Damit liegt
die Beschichtungsgüte in einem Qualitätsniveau
klassischer Walzenbeschichtungssysteme.
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Geeignete
Sprühdüsen bzw. Beschichtungs- oder Sprühvorrichtung 1 für
eine solche Anwendung sind Einstoff-Druckdüsen oder Zweistoff-
oder Mehrfachstoffdüsen. Bei den Einstoff-Druckdüsen
ist der Energielieferant die zerstäubende Flüssigkeit
selbst. Die Flüssigkeit wird unter Druck der Einstoff-Druckdüse
zugeführt. An der Düsenmündung wird je
nach Düsenbauart ein Flüssigkeitsstrahl oder eine
Flüssigkeitslamelle erzeugt. Die Spraytropfenbildung setzt
in der Regel erst in einer gewissen Entfernung von der Düsenmündung
ein. Zweistoff-Düsen arbeiten nach dem Prinzip der Strahlpumpe.
Energielieferant ist ein mit hoher Geschwindigkeit strömendes
Gas oder Dampf. Die zu zerstäubende Flüssigkeit
kann nahezu drucklos geführt werden. Zweistoffdüsen
unterscheidet man in Düsen mit innerer- und äusserer
Mischung. Bei der inneren Mischung werden das Treibgas und die Flüssigkeit
innerhalb des Düsenkopfs gemischt, während bei
der äusseren Mischung die Mischung erst ausserhalb des
Düsenmundes erfolgt.
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Ziel
und Aufgabe der Erfindung ist daher ein Auftragssystem für
Klebstoffe in Laminier- oder Kaschieranlagen zu schaffen, dass die
Verwendung eines kostengünstigen wasserbasierten Laminier-
bzw. Kaschierklebers (Dispersionsklebers) erlaubt, wobei der energetische
Aufwand für die Trocknung und der maschinenbauliche Aufwand
gleichzeitig in einem erheblichen Mass reduziert wird.
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Die
erfindungsgemässe Lösung wird gebildet indem mittels
einer Düse 1 oder einer Vielzahl von Düsenaggregaten 1,
die neben- und erforderlichenfalls in beliebiger Anordnung hintereinander
angeordnet sind (siehe 4, 5 und 6),
der wässrige Dispersionsklebstoff auf mindestens eine erste
Lage 4 des Endlaminats vor dem Kaschiervorgang zur Bildung
des Endlaminats aufgesprüht wird. Um den maschinenbaulichen
Aufwand zu reduzieren und die Energieeffizienz zu steigern, wird
das Sprühmedium, der Klebstoff, oder im Falle einer Zweistoff-
oder Mehrstoffdüse gegebenenfalls auch das Treibgas, vor
der Applikation soweit erwärmt/erhitzt wird, dass in dem
Sprühkegel 3 nach dem Verlassen des Sprühmundes 2 der
Sprühdüse 1 eine Teilmenge des in dem
wässrigen Dispersionsklebers enthaltenen Wasser verdunstet 6 bzw.
der Verdunstungsvorgang 6 spätestens unmittelbar
nach dem Auftreffen des gesprühten Mediums auf die Laminatlage 4 beginnt.
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Überraschend
wurde in einem Versuch festgestellt, dass sich Dispersionskleber
in einem geschlossenen Behältnis auch über einen
längeren Zeitraum über 100° Celsius erwärmen
lassen, ohne dass, wie ursprünglich erwartet, Zersetzungsprozesse
einsetzen.
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Das
Experiment wurde mit einem Kaschierkleber der Firma Weilburger Graphics
(Handelsname SENOBOND-WL-Folienkaschierkleber 375202) ausgeführt.
Es handelt sich um einen Spezialklebstoff zum Kaschieren von vorbehandelten
OPP-Folien auf Druckerzeugnisse der graphischen Industrie.
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Der
Festkörperanteil des Kaschierklebers betrug 50 ± 2%,
der Rest bestand im Wesentlichen aus wässrigem Lösemittel.
Der Kaschierkleber wurde für 3 h bei 130° Celsius
weitgehend luftdicht abgeschlossen gelagert. Eine anschliessende
Handkaschierung im Labor war möglich. Dabei wurden die gleichen
Niveau der Verbund/Schälfestigkeit erreicht. Auch die Prägefestigkeit
war gegeben. Das Erhitzen führte unerwartet zu keinerlei
technologischen Nachteilen. Durch die Wärmebelastung wurde
die Vernetzung des Kaschierklebers nicht negativ beeinflusst. Die
Viskosität des Klebers sank bei 80° Celsius auf 12
s (Auslaufzeit gemessen mit einem DIN 4 mm Auslaufbecher), gegenüber
15 s bei 20° Celsius. Zusammenfassend kann überraschenderweise
gesagt werden, dass der handelsübliche Kaschierkleber in einem
geschlossenen und luftdichten System kurzzeitig auf höhere
Temperaturen erwärmt werden kann, ohne dass gleich ein
Zersetzungsprozess stattfindet.
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Ferner
konnte in dem obigen Experiment beobachtet werden, dass nach dem
Ausstreichen des zuvor erhitzten Kaschierklebers auf die Laminatlage sofort
eine Hautbildung stattfand. Die Klebrigkeit stieg in einem sehr
kurzen Zeitraum sehr schnell an.
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Dieser
Effekt führte zu der erfindungsgemässen Idee,
erhitzten Kaschierkleber oder im Falle einer Zweistoffdüse 1 den
Kaschierkleber mit einem erhitzten Treibgas zu versprühen.
Die Tropfenbildung während des Sprühvorgangs hat
den Vorteil, dass die Oberfläche an der die Verdunstung
von Statten gehen kann extrem vergrössert wird. Durch die
Erwärmung und die vergrösserte Oberfläche
findet die erforderliche Verdunstung sehr schnell statt. Dass solche
Effekte möglich sind zeigen die Anwendungen von Sprühtrocknungen.
Jedoch fand dies bisher keinerlei Anwendung bei der Applikation
von wässrigen Kaschierklebern zum Zwecke der Verbindung
von Laminatlagen zu einem Laminat.
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Alternativ
kann der erhitzte Dispersionsklebstofffilm auch mit einer Breitschlitzdüse
auf die Laminatlage aufgebracht werden.
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Die
Erwärmung des Kaschierklebers kann geschehen, in dem er
aus einem beheizten Vorratsbehälter entnommen und über
eine Sprühdüse 1 versprüht wird.
Der Vorratsbehälter und der Förderweg bis zur
Sprühöffnung der Düse sollten möglichst
luftdicht abgeschlossen sein, um ein vorzeitiges Anziehen des Kaschierklebers
zu vermeiden. Der Kaschierkleber kann auch erhitzt werden, indem
der Düsenkopf 1 selber beheizt ist und/oder der
Kaschierkleber in den Förderschläuchen in bekannter
Weise durch Schlauchheizungen erhitzt wird. Die einzelnen Massnahmen
der Erhitzung des Kaschierklebers lassen sich dabei in beliebiger
Form miteinander kombinieren.
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Idealer
Weise setzt man für das Versprühen des Kaschierklebers
eine Zweistoffdüse 1 ein, bei der ein strömendes
Gas als Energielieferant dient. Dieses Gas kann zum Beispiel über
Heizpatronen erhitzt werden. Für eine Trocknung ideale
Temperaturen von einer Gastemperatur über 120° Celsius
lassen sich, wie der Stand der Technik im klassischen Trocknerbau
zeigt, ohne grossen apparativen Aufwand verwirklichen. Bei einer
aussenmischenden Zweistoff-Sprühdüse 1 kommen
Gas und Kaschierkleber im Wesentlichen erst ausserhalb des Düsenmundes 2 in
Kontakt, so dass ein vorzeitiges Anziehen und Antrocknen des Kaschierklebers
innerhalb der Düse 1 effektiv vermieden wird.
Selbstverständlich lässt sich die Massnahme erhitzter
Kaschierklebstoff mit der Massnahme erhitztes Treibgas kombinieren. Auch
ein Versprühen eines erhitzten Kaschierklebers mit einem
nicht speziell erhitzten Treibgas ist im Sinne der Erfindung denkbar
und erfüllt den erfindungsgemäss gewünschten
Effekt den Kaschierkleberauftrag mit der Trocknung desselben zu
verbinden.
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Theoretisch,
aber mit deutlich geringeren Effizienzwerten, könnten die
Erwärmung des Sprühstrahls und die Erwärmung
des Sprühbildes auf der Laminatlage 4 auch durch
eine indirekte Beheizung erfolgen. Diese könnte zum Beispiel
geschehen, indem die Sprühvorrichtung 1 in einer
zu mindestens teilweise geschlossenen Behausung 13 untergebracht
ist und in die in der Behausung 13 befindliche Umgebungsluft
erhitzt wird. Dies könnte zum Beispiel mit Infrarotstrahler 10,
eingeleiteter Heissluft 10, Thermoluftdüsen 10,
elektrischen Heizaggregaten 10 und anderen geeigneten Erwärmungsmethoden
erfolgen. Dies würde im Wesentlichen dem Verfahren der
klassischen Sprühtrocknung entsprechen, wobei keine absolute
Trockenheit, sondern nur ein gewisser Entzug an Feuchte des Sprühmediums
erforderlich wäre.
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Bei
einer strahlendichten Kapselung des Sprühbereichs könnte
der Sprühstrahl und gegebenenfalls auch durch eine energiereiche
Strahlung, vorzugsweise eine Strahlung, die direkt in den Wasseranteil
des Kaschierklebers, beaufschlagt. Denkbar wäre hier Mikrowellenstrahlung
unterschiedlichster Frequenzbereiche.
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Bei
Einsatz einer Breitschlitzdüse kann der Beschichtungsvorgang
erfolgen, indem der Klebstoff ohne Versprühen während
der Produktion als ein kontinuierlicher Film aufgebracht wird. Die
Methoden zur Erhitzung der Düse zugeführten Dispersionsklebstofffilms
können äquivalent zu den Sprühverfahren gewählt
werden.
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Dieses
erfindungsgemässe Verfahren ist durch eine hohe Energieeffizienz
gekennzeichnet, da aufgrund der hohen Oberfläche das Lösemittel
Wasser während des Sprühvorgangs ideal aus dem Sprühmedium
Kaschierkleber austreten kann. Im Gegensatz dazu wird bei der geschlossenen
Auftragstechnik mit Walzen ein geschlossener Kaschierkleberfilm
auf die Laminatlage 4 aufgetragen. Diese Schicht wird in
der Regel mit Heissluft und/oder Infrarot auf der Laminatlage 4 soweit
getrocknet, dass der Kaschierkleber soweit seine Klebrigkeit erzielt,
die für ein Verbinden der Lagen erforderlich ist. Unterstützt wird
die Trocknung in den meisten Kaschiermaschinen ferner, indem die
Laminatlage in dem Trocknerbereich über einen aufwendig
beheizten Zylinder geführt wird. Die eingebrachte Energie
muss schon aus rein physikalischen Gründen deutlich höher
sein als bei der erfindungsgemäss gefundenen Lösung.
Die geschlossene Kaschierkleberschicht ist bei dem konventionellen
Walzenauftragsverfahren viel dicker und die eingebrachte Energie
muss die Schicht komplett durchdringen. Das erfindungsgemässe
Verfahren zeichnet sich daher durch eine sehr hohe Energieeffizienz
aus.
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Ähnliche
vorteilhafte Effekte lassen sich auch mit einer Beschichtung mit
einer Breitschlitzdüse erreichen. Die Masse wird dann im
heissen Zustand auf die Folie beschichtet und das Wasser kann sehr
schnell aus der Schicht verdunsten, da diese vollkommen durchwärmt
ist.
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Breitschlitzdüse
und Sprühdüsen bzw. Sprühdüsengruppen
lassen sich im Rahmen der Erfindung äquivalent einsetzen.
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Auch
maschinenbaulich bietet das erfindungsgemäss gefundene
Verfahren deutliche Vorteile. Durch die Kombination der Vorgänge
Kaschierkleberapplikation und Trocknung in einem Aggregat lassen
sich wesentliche Trocknerteile und beheizte Zylinder einsparen.
Neben einer deutlichen Verkleinerung solcher Anlagen lassen sich
deutliche Herstellkostenvorteile erzielen. Die Herstellkosten liegen
ca. 25% unter den Herstellkosten klassischer Kaschieranlagen. Ein
deutlich wirtschaftlicherer Betrieb ist dadurch möglich.
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Ein
weiterer Vorteil ist die geringe Belastung des Kaschiermaterials.
Aus Gründen der Ressourcen- und Materialeinsparung werden
Laminate aus immer dünneren Laminatlagen zusammengesetzt. Diese
sind jedoch in den meisten Fällen (Kunststoffmaterial)
sehr empfindlich gegen übermässige Wärmeeinwirkung.
Hierdurch werden die maximale einbringbare Wärmeenergie
bei konventionellen Trockneranlagen und somit auch die Produktionsleistung limitiert.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren des erhitzten Sprühens
eines Dispersionsklebers kann dagegen die eingebrachte Trocknungsenergie
erheblich höher gewählt werden ohne dass eine
Beschädigung der zu besprühenden Laminatlage zu
erwarten wäre. Die von einem wässrigen Lösemittel
des Dispersionsklebers beim Verdampfen (bei konstanter Temperatur)
aufgenommene Wärmeenergie wird als Verdampfungsenthalpie
bezeichnet. Wird einer Flüssigkeit während des
Verdampfens keine Wärmeenergie zugeführt, so wird
die benötigte Wärmemenge der Umgebung entzogen,
d. h. der Klebstoff kühlt während des Trockenvorgangs
ab. Ein Teil der Evaporation findet daher schon während
des Sprühens im Sprühkegel oder beim Austritt
aus der Beschichtungsdüse statt, so dass der Klebstoff
bei dem Auftreffen auf das Substrat eine geringere Temperatur aufweist
als bei dem Austritt aus der Düsenmündung. Dadurch
lassen sich auch wärmeempfindliche sehr dünne
Folien effizient verarbeiten, da sie bei dem erfindungsgemässen
Verfahren einer geringeren Wärmebelastung ausgesetzt sind.
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In
einer besonderen Erweiterung der Erfindung wird die Folie vor der
Beschichtung durch Kühlwalzen oder andere geeignete Kühlvorrichtungen
gekühlt. Dies ermöglicht eine Beschichtung mit
einem besonders grossen Δt, ohne dass es zu einer Beschädigung
der Folie kommt.
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Neben
der Vielzahl der Vorteile der erfindungsgemäss gefundenen
Lösung hat Sprühen den Nachteil, dass feine Aerosole
in der Umgebungsluft vagabundieren können. Deswegen sollte
der Sprühvorgang in einer Umhausung 13 stattfinden,
aus der Abluft 7 abgesaugt wird. Dies kann über
Ventilatoren und/oder über Radialverdichter erfolgen. In
den Absaugluftstrom 7 sind idealerweise Filteranlagen 8,
z. B. Auswechselbare Filtermatten integriert, um die vagabundierenden
Kleberaerosole aus dem Luftstrom auszufiltern. Durch die Filterung 8 in
Kombination mit einer Absaugung 7 werden effektiv ein langsames Zusetzen
der luftführenden Elemente mit Klebstoff und der damit
verbundene hohe Reinigungsaufwand vermieden. Die Absaugung 7 ist
auch technologisch wichtig, um eine Übersättigung
der Luft mit Feuchtigkeit zu vermeiden, die eine deutliche Reduzierung der
Trocknungsleistung bewirken würde.
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Im
Falle des erfindungsgemässen Beschichten mit einer Breitschlitzdüse
findet keine oder nur in einem sehr geringem Umfang eine Aerosolbildung statt.
Die Beschichtung kann deshalb in einer Umhausung stattfindet, zwingend
ist dies aber nicht.
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Auch
wird bei dem Laminieren einzelner Lagen nicht immer eine Verklebung
bis zum äussersten Rand der Laminatlage erwünscht.
Bei einem Sprühen bis zum Rand der Laminatlage 4 ist
es unvermeidlich, um eine weitgehend gleichmässige Beschichtungsstärke
zu erzielen, über den Rand hinaus zu sprühen.
Ein überschüssiges Sprühen auf unerwünschte
Bereiche kann vermieden werden, indem eine statische Abdeckung über
die Laminatlage 4 eingebracht wird, die die kritischen
Bereiche abdeckt. Besser sind aber umlaufenden Bänder.
Z. B. ein Stahl- oder Kunststoffband, das bei jeder Umdrehung abgerakelt
oder in einer anderen geeigneten Form gereinigt wird. Die Bänder
können unterhalb der Laminatlagenkante oder oberhalb dieser
angeordnet sein. Die Bandgeschwindigkeit der Abdeckbänder kann,
kann, muss aber nicht zwangsweise dieselbe Geschwindigkeit wie die
Laminatlage 4 aufweisen.
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Bei
Einsatz einer Breitschlitzdüse kann die Beschichtungsbreite
in bekannterweise durch Einsätze oder andere geeignete
Massnahmen automatisch oder manuell auf die Beschichtungsbreite
eingestellt werden. Eine Beschichtung über den Rand kann, muss
aber nicht erfolgen. Die Breite der beschichtung kann so gewählt
werden, dass knapp bis zu den äusseren seitlichen Rändern
beschichtet wird und somit eine Klebstoffverschleppung in unerwünschte Bereiche
vermieden wird.
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Die
erfindungsgemässe Lösung ermöglicht ein
energieeffizientes und kostengünstiges Kleberbeschichtungs-
und Trocknungsverfahren für wässrige Kaschierkleber
und unterscheidet sich in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht
deutlich von dem bekannten Stand der Technik.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sprüh-/Düsenvorrichtung
- 2
- Düsenmund/Düsenmündung
- 3
- Sprühkegel/Sprühstrahl
- 4
- Laminatlage
(Substrat)
- 5
- Förderrichtung
des Substrates
- 6
- Verdunstung
(Wasser und gegebenenfalls weitere Komponenten X)
- 7
- Absaugluftstrom
- 8
- Filtervorrichtung
- 9
- Absaugvorrichtung/Absaugrohr
- 10
- Wärmestrahler/Warmlufteinspeisung
- 11
- Wärmestrahlung/Warmluftstrom
- 12
- Reflektor
- 13
- Umhausung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 29824883
U1 [0005]
- - EP 0951992 B1 [0005, 0005]
- - EP 1108539 A1 [0006, 0006, 0006]
- - WO 2006/138448 A2 [0006, 0006, 0006]
- - DE 3702997 A1 [0007, 0007]
- - DE 2512238 C [0007]
- - US 3803111 [0007]
- - EP 0332067 B1 [0007]
- - DE 102004040945 B4 [0008, 0008, 0008, 0008]
- - EP 0951992 [0009]