DE102010055532A1 - A method for producing a multilayer packaging material and method for applying an adhesive, and apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verpackungsmaterials, bei dem ein Schmelzkleber bereitgestellt wird, bei dem der Schmelzkleber aufgeschmolzen wird, bei dem der Schmelzkleber auf ein erstes Verpackungsmaterial (10, 42, 62) aufgebracht wird und bei dem auf den Schmelzkleber ein zweites Verpackungsmaterial (14, 52, 68) aufgebracht wird, wobei der Schmelzkleber als Klebstofffilm (4, 44, 66) bereitgestellt wird und wobei der Klebstofffilm (4, 44, 66) durch die Beaufschlagung mit einem Plasmastrahl (8, 32, 50, 70, 78) aufgeschmolzen wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Auftragen eines Klebers, mit einem Gehäuse (92, 122, 160, 176, 186), mit einem an dem Gehäuse (92, 122, 160, 176, 186) angeordneten Klebervorrat (96, 126) und mit an dem Gehäuse (92, 122, 160, 176, 186) angeordneten Mitteln zum Aktivieren des Klebers (110, 130, 142, 196, 206), wobei das Gehäuse (92, 122, 160, 176, 186) eine Öffnung (94, 124) zum Austritt des Klebers (110, 130, 142, 196, 206) aufweist, wobei der Klebervorrat (96, 126) als Vorrat für einen langgestreckten Kleber (110, 130, 142, 196, 206) ausgebildet ist und wobei die Mittel zum Aktivieren des Klebers (110, 130, 142, 196, 206) als mindestens eine Plasmadüse (98, 100, 132, 144, 192, 202) zur Erzeugung eines atmosphärischen Plasmastrahls (98, 104, 134, 158, 198, 208) ausgebildet sind.The invention relates to a method for producing a multilayer packaging material, in which a hot melt adhesive is provided, in which the hot melt adhesive is melted, in which the hot melt adhesive is applied to a first packaging material (10, 42, 62) and in which a second is applied to the hot melt adhesive Packaging material (14, 52, 68) is applied, the hot-melt adhesive being provided as an adhesive film (4, 44, 66) and the adhesive film (4, 44, 66) being exposed to a plasma jet (8, 32, 50, 70 , 78) is melted. The invention further relates to a device for applying an adhesive, with a housing (92, 122, 160, 176, 186), with an adhesive supply (96, 126) arranged on the housing (92, 122, 160, 176, 186) and with means for activating the adhesive (110, 130, 142, 196, 206) arranged on the housing (92, 122, 160, 176, 186), the housing (92, 122, 160, 176, 186) having an opening ( 94, 124) for the exit of the adhesive (110, 130, 142, 196, 206), the adhesive supply (96, 126) being designed as a supply for an elongated adhesive (110, 130, 142, 196, 206) and wherein the means for activating the adhesive (110, 130, 142, 196, 206) as at least one plasma nozzle (98, 100, 132, 144, 192, 202) for generating an atmospheric plasma jet (98, 104, 134, 158, 198, 208) are formed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verpackungsmaterials, bei dem ein Schmelzkleber bereitgestellt wird, bei dem der Schmelzkleber aufgeschmolzen wird, bei dem der Schmelzkleber auf ein erstes Verpackungsmaterial aufgebracht wird und bei dem auf den Schmelzkleber ein zweites Verpackungsmaterial aufgebracht wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftragen eines Klebers, insbesondere eines Schmelzklebers, bei dem ein Kleber bereitgestellt wird, bei dem der Kleber aktiviert wird und bei dem der Kleber auf eine Oberfläche aufgebracht wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Verpackung mittels Verkleben von mindestens zwei Abschnitten des Verpackungsmaterials an mindestens einer Klebestelle.The invention relates to a method for producing a multilayer packaging material in which a hot melt adhesive is provided in which the hot melt adhesive is melted, wherein the hot melt adhesive is applied to a first packaging material and in which a second packaging material is applied to the hot melt adhesive. Furthermore, the invention relates to a method and apparatus for applying an adhesive, in particular a hot melt adhesive, in which an adhesive is provided in which the adhesive is activated and in which the adhesive is applied to a surface. Furthermore, the invention relates to a method for producing a packaging by adhering at least two sections of the packaging material to at least one splice.
Mehrschichtige Verpackungsmaterialien werden im Stand der Technik beispielsweise eingesetzt, wenn eine einschichtige Verpackung keine ausreichende Stabilität gewährleisten würde oder wenn die erforderlichen Materialeigenschaften, insbesondere Oberflächeneigenschaften der Verpackung mit einer einschichtigen Verpackung nicht oder nur unter hohem Aufwand erreichbar wäre.Multilayer packaging materials are used in the prior art, for example, if a single-layer packaging would not ensure sufficient stability or if the required material properties, in particular surface properties of the packaging with a single-layer packaging would not be attainable or only at great expense.
Um bei einer mehrschichtigen Verpackung eine ausreichende Verbindung der einzelnen Verpackungsschichten zu gewährleisten, wird im Stand der Technik häufig das oben genannte Verfahren eingesetzt. Dazu wird zunächst ein Topf mit Schmelzkleber solange erwärmt, bis der Schmelzkleber aufgeschmolzen ist. Der Schmelzkleber wird dann beispielsweise mit einem Pinsel oder einer Düse auf ein erstes Verpackungsmaterial aufgetragen. Schließlich wird ein zweites Verpackungsmaterial auf den Schmelzkleber aufgelegt, so dass die beiden Verpackungsmaterialien nach dem Abkühlen des Schmelzklebers fest miteinander verbunden sind. Vergleichbare Verfahren werden beispielsweise in der
Zum Verkleben von Werkstücken werden im Stand der Technik auch ganz allgemein Kleber in Form von Schmelzklebern verwendet. Beispielsweise sind Heißklebepistolen bekannt, mit denen ein stabförmiger Schmelzkleber durch Aufschmelzen aktiviert und dann auf die zu verklebende Oberfläche aufgebracht werden kann.For bonding workpieces, adhesives in the form of hot melt adhesives are also generally used in the prior art. For example, hot glue guns are known with which a rod-shaped hot melt adhesive can be activated by melting and then applied to the surface to be bonded.
Die zuvor beschriebenen Verfahren aus dem Stand der Technik haben den Nachteil, dass das Aufschmelzen des Schmelzklebers zeitaufwändig ist. Eine weitere Schwierigkeit stellt auch die genaue Dosierung des Schmelzklebers dar. Schließlich kann durch dieses Verfahren eine ganzflächige Haftung der Verpackungsmaterialien bzw. der zu verklebenden Oberfläche nicht immer gewährleistet werden.The prior art methods described above have the disadvantage that the melting of the hot-melt adhesive is time-consuming. Another problem is the exact dosage of the hot melt adhesive. Finally, this method can not always guarantee a full-surface adhesion of the packaging materials or of the surface to be bonded.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit welchem die Nachteile aus dem Stand der Technik zumindest teilweise vermieden werden. The present invention is therefore based on the object to provide a method and an apparatus with which the disadvantages of the prior art are at least partially avoided.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verpackungsmaterials, bei dem ein Schmelzkleber bereitgestellt wird, bei dem der Schmelzkleber aufgeschmolzen wird, bei dem der Schmelzkleber auf ein erstes Verpackungsmaterial aufgebracht wird und bei dem auf den Schmelzkleber ein zweites Verpackungsmaterial aufgebracht wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Schmelzkleber als Klebstofffilm bereitgestellt wird und dass der Klebstofffilm durch die Beaufschlagung mit einem Plasmastrahl aufgeschmolzen wird.This object is achieved in a method for producing a multilayer packaging material, wherein a hot melt adhesive is provided in which the hot melt adhesive is melted, in which the hot melt adhesive is applied to a first packaging material and in which a second packaging material is applied to the hot melt adhesive according to the invention solved that the hot melt adhesive is provided as an adhesive film and that the adhesive film is melted by the application of a plasma jet.
Es wurde erkannt, dass die Herstellung eines mehrschichtigen Verpackungsmaterials auf diese Weise erheblich vereinfacht werden kann. Durch die Bereitstellung des Schmelzklebers als Klebstofffilm wird eine einfache und genaue Dosierung des Schmelzklebers gewährleistet. Bevorzugt weist der Klebstofffilm eine an die beiden Verpackungsmaterialien angepasste Dicke auf, so dass die erforderliche Schmelzklebermenge bereitgestellt werden kann.It has been recognized that the production of a multilayer packaging material can be considerably simplified in this way. By providing the hot melt adhesive as an adhesive film, a simple and accurate dosage of the hot melt adhesive is ensured. Preferably, the adhesive film has a thickness adapted to the two packaging materials, so that the required amount of hot melt adhesive can be provided.
Durch die Beaufschlagung des Klebstofffilms mit einem Plasmastrahl kann das Aufschmelzen des Schmelzklebers sehr schnell und dosiert erfolgen, so dass die Arbeitsgeschwindigkeit des Verfahrens erhöht werden kann. Insbesondere entfällt eine anfängliche Totzeit zur Aufschmelzung einer größeren Schmelzklebermasse. Gegenüber dem Aufschmelzen eines Klebstofffilms mit Heißluft, mit einem Durchlaufofen oder mit einer Flamme kann der Klebstofffilm mit einem Plasmastrahl schneller bzw. mit geringem apparativem Aufwand aufgeschmolzen werden. By applying the adhesive film to a plasma jet, the melting of the hotmelt adhesive can take place very quickly and in a metered manner, so that the operating speed of the process can be increased. In particular, eliminates an initial dead time for melting a larger melt adhesive mass. Compared with the melting of an adhesive film with hot air, with a continuous furnace or with a flame of the adhesive film can be melted faster with a plasma jet or with little equipment.
Das Verfahren ist grundsätzlich nicht auf zwei Verpackungsmaterialien beschränkt. Insbesondere können auch mehrschichtige Verpackungsmaterialien mit drei oder mehr Schichten hergestellt werden.The method is basically not limited to two packaging materials. In particular, multi-layered packaging materials having three or more layers can also be produced.
Als Verpackungsmaterialien kommen insbesondere Kunststofffolien, Papier, Pappe, Metallfolien oder Verbundfolien in Betracht.In particular, plastic films, paper, cardboard, metal foils or composite films may be considered as packaging materials.
Unter einem Plasmastrahl im Sinne der Erfindung wird insbesondere ein zumindest teilweise durch eine elektrische Entladung ionisierter Gasstrom verstanden. Vorzugsweise wird ein atmosphärischer Plasmastrahl verwendet.In the context of the invention, a plasma jet is understood in particular to mean an at least partially ionized gas stream due to an electrical discharge. Preferably, an atmospheric plasma jet is used.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Plasmastrahl mittels einer hochfrequenten Hochspannung erzeugt. Das Aufschmelzen eines Klebstofffilms mit einem derart erzeugten Plasmastrahl hat sich als besonders effektiv erwiesen. Weiterhin kann mit einem solchen Plasmastrahl auch eine effektive Vorbehandlung der Oberfläche des Verpackungsmaterials erreicht werden. In a preferred embodiment of the method, the plasma jet is generated by means of a high-frequency high voltage. The melting of an adhesive film with a plasma jet generated in this way has proved to be particularly effective. Furthermore, with such a plasma jet, an effective pretreatment of the surface of the packaging material can be achieved.
Als Plasmaquellen kommen insbesondere die in den Druckschriften
Unter einem Schmelzkleber im Sinne dieser Anmeldung werden Kleber verstanden, welche bei Raumtemperatur fest sind und durch Erwärmung aufschmelzen, so dass sie auf eine zu verklebende Oberfläche aufgetragen werden können. Bei der Abkühlung erstarren die Schmelzkleber dann wieder. Als Schmelzkleber kommen insbesondere Schmelzkleber auf der Basis von Olefinen, insbesondere amorphen Poly-α-olefinen (APAO), Polyamiden (PA), Polyurethan-Elastomeren (TPU), Polyester-Elastomeren (TPE), Copolyamid-Elastomeren (CoPa) und/oder Ethylen/Vinylacetat-Copolymeren (EVA) in Betracht. Diese Schmelzkleber haben sich als besonders vorteilhaft für eine Plasmaaktivierung herausgestellt.Under a hot melt adhesive in the context of this application adhesives are understood which are solid at room temperature and melt by heating, so that they can be applied to a surface to be bonded. During cooling, the hot melt adhesive solidifies again. Hotmelt adhesives based on olefins, in particular amorphous poly-α-olefins (APAO), polyamides (PA), polyurethane elastomers (TPU), polyester elastomers (TPE), copolyamide elastomers (CoPa) and / or Ethylene / vinyl acetate copolymers (EVA) into consideration. These hot melt adhesives have been found to be particularly advantageous for plasma activation.
Der Klebstofffilm kann bevorzugt eine Breite von mehreren Millimetern, beispielsweise 5 mm oder 10 mm, bis zu mehreren Zentimetern, beispielweise 2 cm oder 5 cm aufweisen. Der Klebstofffilm ist bevorzugt mindestens 1 m, weiter bevorzugt mehrere Meter lang. Die Dicke des Klebstofffilms kann beispielsweise in der Größenordnung zwischen 100 μm und 1 mm liegen.The adhesive film may preferably have a width of several millimeters, for example 5 mm or 10 mm, up to several centimeters, for example 2 cm or 5 cm. The adhesive film is preferably at least 1 m, more preferably several meters long. For example, the thickness of the adhesive film may be on the order of 100 μm to 1 mm.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Klebstofffilm durch Abrollen von einer Rolle bereit gestellt. Auf diese Weise kann der Klebstofffilm platzsparend gelagert und einfach in der erforderlichen Länge bereit gestellt werden.In a preferred embodiment of the method, the adhesive film is provided by unwinding from a roll. In this way, the adhesive film can be stored to save space and easily provided in the required length.
Das Aufschmelzen des Klebstofffilms kann in einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens dadurch beschleunigt werden, dass der Klebstofffilm beidseitig mit einem Plasma, insbesondere mit einem Plasmastrahl beaufschlagt wird. Auf diese Weise kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit weiter erhöht werden. Insbesondere wird der Klebstofffilm beidseitig so angeschmolzen, dass eine mittlere, nicht geschmolzene Schicht des Klebstofffilms bestehen bleibt. Dadurch wird gewährleistet, dass der Klebstofffilm nicht abreißt.The melting of the adhesive film can be accelerated in a further embodiment of the method in that the adhesive film is applied on both sides with a plasma, in particular with a plasma jet. In this way, the processing speed can be further increased. In particular, the adhesive film is melted on both sides so that a middle, non-molten layer of the adhesive film remains. This ensures that the adhesive film does not break off.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird mit dem Plasma gleichzeitig die Oberfläche des ersten und/oder des zweiten Verpackungsmaterials beaufschlagt. Auf diese Weise wird neben einem Aufschmelzen der Kunststofffolie erreicht, dass die Oberfläche des ersten bzw. des zweiten Verpackungsmaterials durch das Plasma vorbehandelt wird. Durch eine solche Vorbehandlung wird die Haftfähigkeit der Oberfläche des Verpackungsmaterials erhöht und dadurch eine bessere Haftung mit dem Klebstofffilm gewährleistet. Zu diesem Zweck kann beispielsweise mit einer Plasmadüse ein Plasmastrahl in den Spalt zwischen der Klebstofffolie und dem ersten bzw. dem zweiten Verpackungsmaterial eingebracht werden. Zum verbesserten Aufschmelzen der Klebstofffolie kann zusätzlich eine zweite Plasmadüse auf der anderen Seite der Klebstofffolie vorgesehen sein.In a further preferred embodiment of the method, the plasma is simultaneously applied to the surface of the first and / or the second packaging material. In this way, in addition to a melting of the plastic film is achieved that the surface of the first and the second packaging material is pretreated by the plasma. By such a pretreatment, the adhesiveness of the surface of the packaging material is increased, thereby ensuring better adhesion with the adhesive film. For this purpose, for example with a plasma nozzle, a plasma jet can be introduced into the gap between the adhesive film and the first or the second packaging material. For improved melting of the adhesive film, a second plasma nozzle may additionally be provided on the other side of the adhesive film.
Bevorzugt kann die Klebstofffolie gezielt auf die Reaktivität der vorbehandelten Oberfläche des Verpackungsmaterials eingestellt werden. Weist beispielsweise die Oberfläche des Verpackungsmaterials nach dem Vorbehandeln mit dem Plasmastrahl eine hohe Haftfähigkeit auf, so kann eine dünnere Klebstofffolie oder ein weniger stark haftender Schmelzkleber verwendet werden.Preferably, the adhesive film can be adjusted specifically to the reactivity of the pretreated surface of the packaging material. For example, if the surface of the packaging material has a high adhesion after pretreatment with the plasma jet, a thinner adhesive film or a less adhesive hot melt adhesive may be used.
Eine weitere Vereinfachung des Verfahrens wird in einer weiteren Ausführungsform dadurch erreicht, dass der Klebstofffilm nach dem Aufbringen auf das erste Verpackungsmaterial aufgeschmolzen wird. Dadurch ist es möglich, den Klebstofffilm nur geringfügig aufzuschmelzen und ihn dann mit dem Verpackungsmaterial zu verkleben. Ein unerwünschtes Erstarren des Klebstofffilms vor dem Aufbringen auf das erste Verpackungsmaterial kann so verhindert werden.A further simplification of the method is achieved in a further embodiment in that the adhesive film is melted after application to the first packaging material. This makes it possible to melt the adhesive film only slightly and then gluing it to the packaging material. Unwanted solidification of the adhesive film before application to the first packaging material can thus be prevented.
Diese Ausführungsform ist insbesondere auch für sehr dünne Klebstofffilme geeignet, da der auf das Verpackungsmaterial aufgebrachte Klebstofffilm durch das Verpackungsmaterial stabilisiert und dadurch ein Reißen des Klebstofffilms verhindert wird.This embodiment is particularly suitable for very thin adhesive films, since the adhesive film applied to the packaging material is stabilized by the packaging material and thereby tearing of the adhesive film is prevented.
Die im vorherigen Absatz beschriebene Ausführungsform zeigt eine besondere Kombinationswirkung mit dem Einsatz eines Plasmastrahls zum Aufschmelzen des Klebstofffilms, da der Plasmastrahl die Verpackungsoberfläche im Gegensatz zu einem Aufschmelzen mittels einer Flamme nicht beschädigt.The embodiment described in the previous paragraph shows a particular combination effect with the use of a plasma jet for melting the adhesive film, since the plasma jet does not damage the packaging surface, in contrast to a flame melting.
Die Flexibilität des Verfahrens wird bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dadurch erhöht, dass zunächst ein Gegenstand mit dem ersten Verpackungsmaterial verpackt wird. Der Klebstofffilm wird dann anschließend auf das erste Verpackungsmaterial aufgebracht. Auf diese Weise kann das mehrschichtige Verpackungsmaterial direkt beim Verpackungsvorgang hergestellt werden. Da der Klebstofffilm mit dem Plasmastrahl sehr einfach und flexibel aufgeschmolzen werden kann, ist die Herstellung eines mehrschichtigen Verpackungsmaterials bei dieser Ausführungsform direkt an den Bedarf anpassbar. Eine Zwischenlagerung des mehrschichtigen Verpackungsmaterials ist nicht erforderlich. Weiterhin kann die Zahl der Schichten des Verpackungsmaterials individuell und bedarfsangepasst gewählt werden.The flexibility of the method is increased in a further preferred embodiment by first packing an article with the first packaging material. The adhesive film is then subsequently applied to the first packaging material. In this way, the multilayer packaging material can be produced directly during the packaging process. Since the adhesive film with the plasma jet can be melted very easily and flexibly, is the Production of a multilayer packaging material in this embodiment directly adaptable to the needs. An intermediate storage of the multilayer packaging material is not required. Furthermore, the number of layers of the packaging material can be selected individually and customized.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird weiterhin bei einer Vorrichtung zum Auftragen eines Klebers, insbesondere eines Schmelzklebers, mit einem Gehäuse, mit einem an dem Gehäuse angeordneten Klebervorrat und mit an dem Gehäuse angeordneten Mitteln zum Aktivieren des Klebers, wobei das Gehäuse eine Öffnung zum Austritt des Klebers aufweist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Klebervorrat als Vorrat für einen langgestreckten Kleber ausgebildet ist und dass die Mittel zum Aufschmelzen des Klebers als mindestens eine Plasmadüse zur Erzeugung eines atmosphärischen Plasmastrahls ausgebildet sind.The object underlying the invention is further in a device for applying an adhesive, in particular a hot melt adhesive, comprising a housing, with an adhesive reservoir disposed on the housing and arranged on the housing means for activating the adhesive, wherein the housing has an opening for Leaving the adhesive, according to the invention solved in that the adhesive supply is designed as a supply for an elongated adhesive and that the means for melting the adhesive are formed as at least one plasma nozzle for generating an atmospheric plasma jet.
Durch die Verwendung eines langgestreckten Klebers kann die auf die Oberfläche aufgebrachte Klebermenge genau dosiert werden. Insbesondere kann die aufzutragende Menge durch die Dicke des langgestreckten Klebers festgelegt werden. Mit dem Plasmastrahl kann der langgestreckte Kleber zudem sehr schnell und dosiert aktiviert werden, so dass die Vorrichtung einen wirtschaftlichen und schnellen Kleberauftrag erlaubt.By using an elongated adhesive, the amount of adhesive applied to the surface can be precisely metered. In particular, the amount to be applied can be determined by the thickness of the elongate adhesive. In addition, with the plasma jet, the elongated adhesive can be activated very quickly and in a metered manner, so that the device allows an economical and rapid application of adhesive.
Unter langgestreckten Klebern werden Kleber in einer Form verstanden, welche ein großes Seitenverhältnis zwischen der Längsausdehnung und den Querausdehnungen aufweist, insbesondere ein Seitenverhältnis von mindestens 10:1, vorzugsweise von mindestens 20:1, besonders bevorzugt mindestens 50:1 oder sogar 100:1. Diese Kleber erlauben eine im Prinzip kontinuierliche Kleberversorgung. Insbesondere werden Klebstofffasern oder Klebstofffilme als langgestreckte Kleber verstanden. Zur besseren Bevorratung ist der langgestreckte Kleber vorzugsweise haspelbar.By elongated adhesives are meant adhesives in a form having a large aspect ratio between the longitudinal extent and the transverse dimensions, in particular an aspect ratio of at least 10: 1, preferably at least 20: 1, more preferably at least 50: 1 or even 100: 1. These adhesives allow a basically continuous adhesive supply. In particular, adhesive fibers or adhesive films are understood as elongated adhesives. For better storage of the elongated adhesive is preferably reelable.
Der Klebervorrat kann bevorzugt in dem Gehäuse angeordnet sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Klebervorrat dem Gehäuse vorgelagert ist und im Gehäuse eine zusätzliche Öffnung vorgesehen ist, durch die der Kleber aus dem Klebervorrat in das Gehäuse gelangen kann.The adhesive reservoir may preferably be arranged in the housing. However, it is also conceivable that the adhesive reservoir is disposed upstream of the housing and in the housing an additional opening is provided, through which the adhesive can pass from the adhesive reservoir into the housing.
Unter dem Aktivieren des Klebers wird verstanden, dass der Kleber in einen Zustand versetzt wird, in welchem ein Auftrag des Klebers auf eine Oberfläche und ein Aushärten des Klebers möglich ist. Ein bevorzugt verwendeter Schmelzkleber wird beispielsweise durch Aufschmelzen aktiviert. Durch den Wärmeeintrag des Plasmastrahls erweicht der Schmelzkleber, so dass er nach der Aktivierung auf die zu verklebende Oberfläche aufgebracht werden kann und dort beim Abkühlen aushärtet. Es sind jedoch auch Kleber denkbar, bei denen durch die Einwirkung des Plasmastrahls eine chemische Abbindereaktion aktiviert wird.Activation of the adhesive means that the adhesive is placed in a condition in which application of the adhesive to a surface and curing of the adhesive is possible. A preferably used hot melt adhesive is activated, for example, by melting. Due to the heat input of the plasma jet softens the hot melt adhesive, so that it can be applied after activation on the surface to be bonded and cured there on cooling. However, adhesives are also conceivable in which a chemical setting reaction is activated by the action of the plasma jet.
Besonders bevorzugt wird ein Kleber verwendet, der vor der Aktivierung durch den Plasmastrahl keine Klebefähigkeit aufweist, d. h. unklebrig ist. Dies erleichtert die Lagerung und den Umgang mit dem Kleber vor der Aktivierung.More preferably, an adhesive is used which has no adhesiveness prior to activation by the plasma jet, i. H. is not tacky. This facilitates storage and handling of the adhesive prior to activation.
Bei der Verwendung eines Schmelzklebers wird der langgestreckte Schmelzkleber durch den Plasmastrahl bevorzugt nicht vollständig aufgeschmolzen, sondern nur soweit, dass der langgestreckte Schmelzkleber nicht zerfließt oder zerreißt. Dies kann insbesondere durch ein nur oberflächliches Anschmelzen des Schmelzklebers erfolgen. Auf diese Weise kann die Dosierbarkeit des Schmelzklebers und die Kontinuität seiner Anwendung weiter verbessert werden.When using a hot melt adhesive, the elongated hot melt adhesive is preferably not completely melted by the plasma jet, but only so far that the elongated hot melt adhesive does not melt or break. This can be done in particular by only superficial melting of the hot melt adhesive. In this way, the meterability of the hot melt adhesive and the continuity of its application can be further improved.
Die Plasmadüse wird bevorzugt mit einer hochfrequenten Hochspannung betrieben. Der atmosphärische Plasmastrahl ist bevorzugt nicht-thermisch, das heißt dass die Ionentemperatur des Plasmastrahls erheblich unterhalb der Elektronentemperatur liegt. Auf diese Weise kann ein vergleichsweise kühler Plasmastrahl, beispielsweise von einer Ionentemperatur von wenigen 100°C, vorzugsweise von weniger als 500°C, erzeugt werden. Dies erlaubt einen wirtschaftlichen und prozesssicheren Betrieb der Vorrichtung und verhindert das Zersetzen oder Verbrennen des Klebers.The plasma nozzle is preferably operated with a high-frequency high voltage. The atmospheric plasma jet is preferably non-thermal, that is, the ion temperature of the plasma jet is significantly below the electron temperature. In this way, a comparatively cool plasma jet, for example, of an ionic temperature of a few 100 ° C, preferably less than 500 ° C, are generated. This allows an economical and reliable operation of the device and prevents the decomposition or burning of the adhesive.
Die Vorrichtung ist bevorzugt tragbar ausgestaltet. Vorzugsweise ist die Vorrichtung zudem für den Handbetrieb geeignet.The device is preferably designed wearable. Preferably, the device is also suitable for manual operation.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weist der Klebervorrat eine Rolle zur Aufnahme des langgestreckten Klebers auf. Auf diese Weise kann der langgestreckte Kleber platzsparend untergebracht werden. Der langgestreckte Kleber kann bei Betrieb von der Rolle abgerollt und durch den Plasmastrahl zur Öffnung des Gehäuses geführt werden.In a preferred embodiment of the method, the adhesive supply has a roll for receiving the elongate adhesive. In this way, the elongated adhesive can be accommodated to save space. The elongate adhesive can be unrolled from the roll during operation and passed through the plasma jet to the opening of the housing.
Die Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung wird in einer weiteren Ausführungsform dadurch erhöht, dass die mindestens eine Plasmadüse im Bereich der Öffnung des Gehäuses angeordnet ist. Auf diese Weise kann der langgestreckte Kleber unmittelbar nach dem Aktivieren auf die zu verklebende Oberfläche aufgetragen werden, ohne dass es zu einer vorzeitigen Erstarrung oder Abbindung des Klebers kommt.The economy of the device is increased in a further embodiment in that the at least one plasma nozzle is arranged in the region of the opening of the housing. In this way, the elongated adhesive can be applied immediately after activation on the surface to be bonded, without causing premature solidification or setting of the adhesive.
Ist die Plasmadüse zudem so angeordnet, dass der Plasmastrahl zumindest teilweise aus der Öffnung heraustritt, so kann die zu verklebende Oberfläche gleichzeitig mit dem Plasmastrahl behandelt werden. If the plasma nozzle is also arranged so that the plasma jet at least partially emerges from the opening, the surface to be bonded can be treated simultaneously with the plasma jet.
Ein gleichmäßiges Aktivieren und eine verbesserte Dosierung wird in einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung dadurch erreicht, dass eine Plasmadüse als Schlitzdüse ausgebildet ist oder mehrere Plasmadüsen nebeneinander angeordnet sind. Auf diese Weise kann insbesondere ein Klebstofffilm-artiger Kleber wirtschaftlich, schnell und homogen aktiviert, insbesondere aufgeschmolzen werden.A uniform activation and improved metering is achieved in a further embodiment of the device in that a plasma nozzle is designed as a slot nozzle or a plurality of plasma nozzles are arranged side by side. In this way, in particular an adhesive film-like adhesive can be economically, quickly and homogeneously activated, in particular melted.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung sind die Mittel zum Aktivieren als eine Mehrzahl von Plasmadüsen ausgebildet sind, welche vorzugsweise so angeordnet sind, dass die Plasmastrahlen den langgestreckten Kleber aus verschiedenen Richtungen beaufschlagen. Dadurch kann ein schnelles Aktivieren und eine höhere Auftragsgeschwindigkeit des Klebers erreicht werden. Bei einer Beaufschlagung des langgestreckten Klebers aus verschiedenen Richtungen kann ein über die Dicke des Klebers homogeneres Aufschmelzen erreicht werden. Die letztgenannte Ausführungsform ist insbesondere für dickere Klebsstofffasern oder -filme oder für höherschmelzende Schmelzkleber geeignet.In a further preferred embodiment of the device, the means for activating are formed as a plurality of plasma nozzles, which are preferably arranged so that the plasma jets act on the elongate adhesive from different directions. This allows a fast activation and a higher application speed of the adhesive can be achieved. Upon application of the elongate adhesive from different directions, melting that is more homogeneous over the thickness of the adhesive can be achieved. The latter embodiment is particularly suitable for thicker adhesive fibers or films or for higher melting hot melt adhesives.
Eine besonders kompakte Bauweise der Vorrichtung wird in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dadurch erreicht, dass der langgestreckte Kleber durch die Plasmadüse, vorzugsweise durch eine hohle Mittelelektrode der Plasmadüse, geführt wird. Weiterhin kann dadurch erreicht werden, dass der Kleber in intensiven, möglichst allseitigen Kontakt mit dem Plasmastrahl tritt und so schnell aktiviert werden kann. Dies ermöglicht eine erhöhte Auftragsgeschwindigkeit.A particularly compact construction of the device is achieved in a further preferred embodiment in that the elongate adhesive is passed through the plasma nozzle, preferably through a hollow center electrode of the plasma nozzle. Furthermore, it can be achieved that the adhesive enters into intense, possibly all-round contact with the plasma jet and can be activated so quickly. This allows an increased job speed.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist an dem Gehäuse, vorzugsweise an einer Plasmadüse eine Precursorzuführung vorgesehen. Durch die Precursorzuführung kann ein Precursor in den Plasmastrahl geführt werden. Bei dem Precursor kann es sich beispielsweise um einen Precursor zur Plasmabeschichtung oder zur Plasmabehandlung handeln. Die Plasmadüse kann in diesem Fall beispielsweise wie die in der
Die zuvor beschriebene Vorrichtung kann bevorzugt zur Durchführung des zuvor oder des nachfolgend beschriebenen Verfahrens verwendet werden.The device described above can preferably be used to carry out the method described above or below.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird weiterhin auch bei einem Verfahren zum Auftragen eines Klebers, insbesondere eines Schmelzklebers, vorzugsweise unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei dem ein Kleber bereitgestellt wird, bei dem der Kleber aktiviert wird und bei dem der Kleber auf eine Oberfläche aufgebracht wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kleber als langgestreckter Kleber bereitgestellt wird und dass der langgestreckte Kleber durch die Beaufschlagung mit einem atmosphärischen Plasmastrahl aktiviert wird.The object underlying the invention is also in a method for applying an adhesive, in particular a hot melt adhesive, preferably using a device according to the invention, in which an adhesive is provided, in which the adhesive is activated and in which the adhesive on a surface is applied, according to the invention solved in that the adhesive is provided as an elongated adhesive and that the elongated adhesive is activated by the application of an atmospheric plasma jet.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Kleber als Klebstofffaser oder Klebstofffilm, insbesondere durch Abrollen von einer Rolle, bereitgestellt. Auf diese Weise kann die benötigte Menge an Kleber schnell und dosiergenau zur Verfügung gestellt werden.In a preferred embodiment of the method, the adhesive is provided as an adhesive fiber or adhesive film, in particular by unwinding from a roll. In this way, the required amount of adhesive can be made available quickly and accurately.
Der Kleber wird in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens durch den Plasmastrahl vernetzt. Insbesondere besteht der Kleber aus einem nicht oder wenig vernetzten Polymer, welches durch den Einfluss des Plasmastrahls vernetzt wird. Auf diese Weise können die Eigenschaften des Klebers, beispielsweise die Temperaturbeständigkeit, durch den Plasmastrahl verbessert werden. Die Vernetzung kann beispielsweise durch Radikale im Plasmastrahl oder durch das mit dem Plasmastrahl entstehende UV-Licht erfolgen. Die UV-Vernetzung kann aufgrund des UV-Anteils im Plasmastrahl insbesondere auch bei der Verklebung intransparenter Werkstoffe erfolgen, während zur bisher nachträglichen UV-Vernetzung transparente Werkstoffe erforderlich waren.The adhesive is crosslinked in a further preferred embodiment of the method by the plasma jet. In particular, the adhesive consists of a non-crosslinked or slightly crosslinked polymer, which is crosslinked by the influence of the plasma jet. In this way, the properties of the adhesive, for example the temperature resistance, can be improved by the plasma jet. The crosslinking can be carried out, for example, by radicals in the plasma jet or by the UV light produced by the plasma jet. Due to the UV component in the plasma jet, the UV crosslinking can also be carried out in particular in the bonding of intransparent materials, while transparent materials were required for the previously subsequent UV crosslinking.
Die Plasmaaktivierung des langgestreckten Klebers kann in einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens dadurch verbessert werden, dass der langestreckte Kleber zumindest teilweise aus Olefinen, insbesondere amorphen Poly-α-olefinen (APAO), Polyamiden (PA), Polyurethan-Elastomeren (TPU), Polyester-Elastomeren (TPE), Copolyamid-Elastomeren (CoPa) und/oder Ethylen/Vinylacetat-Copolymeren (EVA) besteht.The plasma activation of the elongate adhesive can be improved in a further embodiment of the method in that the elongated adhesive at least partially from olefins, in particular amorphous poly-α-olefins (APAO), polyamides (PA), polyurethane elastomers (TPU), polyester Elastomers (TPE), copolyamide elastomers (CoPa) and / or ethylene / vinyl acetate copolymers (EVA) consists.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird durch den Plasmastrahl ein Abbindevorgang des Schmelzklebers aktiviert. Unter dem Abbindevorgang wird beispielsweise eine chemische oder physikalische Reaktion verstanden, welche zu einer Aushärtung des Klebers führt. Beispielsweise kann der Kleber einen Rekationshemmer, vorzugsweise einen organischen Reaktionshemmer, aufweisen, welcher durch die Einwirkung des Plasmastrahls entfernt oder deaktiviert wird. Nach der Deaktivierung bzw. Entfernung des Reaktionshemmers kann der Kleber dann beispielsweise vernetzen. Es ist weiterhin denkbar, dass der Kleber als Zweikomponentenkleber ausgebildet ist, dessen Abbindereaktion durch den Plasmastrahl initiiert wird. Es können auch sogenannte ”Warmmelts” als Kleber verwendet werden. Bei diesen ”Warmmelts” handelt es sich um Kleber, die nach einmaliger Überschreitung einer Schwellentemperatur aushärten, insbesondere vernetzen. In a further embodiment of the method, a setting process of the hot-melt adhesive is activated by the plasma jet. Under the Abbindevorgang is understood, for example, a chemical or physical reaction, which leads to a curing of the adhesive. For example, the adhesive may comprise a reaction inhibitor, preferably an organic reaction inhibitor, which is removed or deactivated by the action of the plasma jet. After deactivation or removal of the reaction inhibitor, the adhesive can then be crosslinked, for example. It is also conceivable that the adhesive as Two-component adhesive is formed, whose setting reaction is initiated by the plasma jet. It is also possible to use so-called "warm melts" as adhesives. These "warm melts" are adhesives which cure after a particular exceeding of a threshold temperature, in particular crosslinking.
Eine Flexibilisierung des Verfahrens wird bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dadurch erreicht, dass ein Precursor, insbesondere ein Silan-Precursor, in den Plasmastrahl eingebracht wird. Der Precursor wird durch den Plasmastrahl vorzugsweise aktiviert und/oder polymerisiert. Auf diese Weise kann der Kleber oder die zu verklebende Oberfläche plasmabeschichtet werden. Es ist weiterhin möglich, dass der Precursor eine Abbindereaktion des Klebers initiiert. Silane sind beispielsweise geeignet einen zunächst nicht-klebenden Kleber zu aktivieren. Auf diese Weise kann der Kleber erst kurz vor dem Auftrag auf die zu verklebende Oberfläche aktiviert werden. Ein vorzeitiges Verkleben wird damit verhindert und der Umgang mit dem Kleber wird vereinfacht.A flexibilization of the method is achieved in a further preferred embodiment in that a precursor, in particular a silane precursor, is introduced into the plasma jet. The precursor is preferably activated and / or polymerized by the plasma jet. In this way, the adhesive or the surface to be bonded can be plasma-coated. It is also possible that the precursor initiates a setting reaction of the adhesive. Silanes are for example suitable for activating an initially non-adhesive adhesive. In this way, the adhesive can be activated shortly before the order on the surface to be bonded. Premature bonding is thus prevented and the handling of the adhesive is simplified.
Oxidations- oder Hydrolyse-empfindliche Precursoren, wie zum Beispiel Silan-Precursoren, werden bevorzugt als Aerosol direkt in den Plasmastrahl eingeführt. Auf diese Weise kann eine unerwünschte chemische Reaktion des Precursors vor Eintritt in den Plasmastrahl vermieden werden. Die Plasmadüse kann dazu wie eine in der
Alternativ oder zusätzlich können das Aktivieren und/oder das Aufbringen des Klebers unter einer Schutzgas-, beispielsweise einer Stickstoffatmosphäre erfolgen. Dazu kann die Vorrichtung beispielsweise eine entsprechende Schutzgasversorgung aufweisen.Alternatively or additionally, the activation and / or the application of the adhesive can take place under a protective gas, for example a nitrogen atmosphere. For this purpose, the device may for example have a corresponding protective gas supply.
Weitere Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich durch Kombination mit Merkmalen des zu Beginn beschriebenen Verfahrens. So kann das zuletzt beschriebene Verfahren insbesondere auch zur Herstellung eines mehrschichtigen Verpackungsmaterials gemäß dem zuerst beschriebenen Verfahren durchgeführt werden.Further embodiments of the method result from combination with features of the method described at the beginning. Thus, the method last described can be carried out in particular also for the production of a multilayer packaging material according to the method described first.
Den erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt das gemeinsame erfinderische Prinzip zu Grunde, dass durch die kombinierte Verwendung eines langgestreckten Klebers, insbesondere eines Schmelzklebers, und eines Plasmastrahls zum Aktivieren bzw. Aufschmelzen des langgestreckten Klebers eine bessere Dosierbarkeit und eine schnellere und wirtschaftlichere Applikation des Klebers erreicht wird.The method according to the invention and the device according to the invention are based on the common inventive principle that the combined use of an elongate adhesive, in particular a hotmelt adhesive, and a plasma jet for activating or melting the elongated adhesive provides better meterability and faster and more economical application of the adhesive is reached.
Mit den beschriebenen Verfahren bzw. mit der beschriebenen Vorrichtung können insbesondere Kaschierungen auf Oberflächen aufgebracht werden, beispielsweise Kaschierungen auf Gläser oder Spiegeln, oder textile Kaschierungen von Kunststoffteilen in PKW-Innenräumen. Weiterhin können mit diesen Verfahren bzw. mit dieser Vorrichtung elektrische Bauelemente fixiert, Fensterprofile ummantelt oder Gegenstände etikettiert werden. Insbesondere sind die Verfahren und die Vorrichtung für kleine lokale Klebstoffanwendungen geeignet.With the described method or with the device described in particular laminations can be applied to surfaces, for example laminations on glasses or mirrors, or textile lamination of plastic parts in car interiors. Furthermore, electrical components can be fixed with this method or with this device, window profiles can be encased or objects can be labeled. In particular, the methods and apparatus are suitable for small local adhesive applications.
Die oben aufgezeigte Aufgabe wird gemäß einer weiteren Lehre der Erfindung auch durch ein Verfahren zur Herstellung einer Verpackung gelöst, bei dem das Verpackungsmaterial an einer vorbestimmten Stelle mit einem Klebstofffilm versehen wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstofffilm durch die Beaufschlagung mit einem Plasmastrahl aktiviert wird und dass anschließend die mit dem Klebstofffilm versehene Stelle mit einem weiteren Abschnitt des Verpackungsmaterials verklebt wird.The above object is achieved according to another teaching of the invention by a method for producing a package in which the packaging material is provided at a predetermined location with an adhesive film. The method is characterized in that the adhesive film is activated by the application of a plasma jet and that subsequently the point provided with the adhesive film is glued to another portion of the packaging material.
Erfindungsgemäß ist also erkannt worden, dass auch bei der Herstellung von Verpackungen aus ein- oder mehrschichtigen Verpackungsmaterialien mittels Klebestellen das Verpackungsmaterial dauerhaft miteinander verbunden wird, die Plasmatechnologie in vorteilhafter Weise eingesetzt werden kann.According to the invention, it has thus been recognized that, even in the production of packaging from single-layer or multi-layer packaging materials by means of splices, the packaging material is permanently connected to one another, the plasma technology can be used in an advantageous manner.
Beispielhaft seien hier das Herstellen einer Faltschachtel aus einem Pappmaterial und das Herstellen eines Schlauchbeutels genannt. In beiden Fällen liegt das Verpackungsmaterial zunächst flächig vor, so dass es bedruckt und zugeschnitten oder gestanzt werden kann. Vor, zwischen oder nach den einzelnen Vorbereitungsschritten kann der Klebstofffilm aufgebracht werden, wobei der Klebstofffilm in beliebiger Anordnung, also punktuell, streifenförmig oder flächig, auf der vorbestimmten Stelle ausgebildet sein kann.By way of example, the production of a folding box from a cardboard material and the production of a tubular bag may be mentioned here. In both cases, the packaging material is initially flat, so that it can be printed and cut or punched. Before, between or after the individual preparation steps, the adhesive film can be applied, wherein the adhesive film can be formed in any arrangement, so selectively, strip-shaped or flat, on the predetermined location.
Während der Fertigstellung der Verpackung wird dann der Klebstofffilm zunächst mit dem Plasmastrahl aktiviert, also insbesondere im Falle eines Schmelzklebers erwärmt oder aufgeschmolzen. Anschließend werden die beiden miteinander zu verbindenden Abschnitte der Verpackung aufeinander gebracht und ggf. zusammengedrückt, um mittels der Klebewirkung eine dauerhafte Verbindung herzustellen.During the completion of the packaging, the adhesive film is then activated first with the plasma jet, ie in particular in the case of a hot-melt adhesive, heated or melted. Subsequently, the two sections of the package to be joined are brought together and, if necessary, pressed together to produce a permanent connection by means of the adhesive action.
Das Verfahren kann so durchgeführt werden, dass zwei verschiedene Abschnitte eines Verpackungsmaterials, also beispielsweise eines Kartonbogens oder einer Schlauchfolie miteinander verklebt werden. Ebenso ist es möglich, dass zwei verschiedene Verpackungsmaterialien abschnittsweise miteinander verklebt werden. Dabei können die Verpackungsmaterialien gleich oder unterschiedlich sein. Beispielsweise können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren transparente Fensterfolien mit einem entsprechenden Ausschnitt eines Verpackungsmaterials wie Pappkarton oder Schlauchfolie verklebt werden.The method can be carried out in such a way that two different sections of a packaging material, for example a cardboard sheet or a tubular film, are glued together. It is also possible that two different packaging materials are glued together in sections. The can Packaging materials may be the same or different. For example, transparent window films can be bonded to a corresponding section of a packaging material, such as cardboard or tubular film, using the method according to the invention.
Die zuvor für das Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verpackungsmaterials bzw. für das Verfahren zum Auftragen eines Klebers beschriebenen Eigenschaften und Vorteile der verwendbaren Materialien und Klebstoffe sowie der Plasmaerzeugung können beim zuletzt beschriebenen Verfahren angewendet und deren Vorteile genutzt werden.The properties and advantages of the materials and adhesives that can be used and the plasma generation described above for the method for producing a multilayer packaging material or for the method for applying an adhesive can be applied to the method last described and their advantages can be utilized.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele entnommen werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird.Further features and advantages of the invention can be taken from the following description of several embodiments, reference being made to the accompanying drawings.
In der Zeichnung zeigenIn the drawing show
Der aufgeschmolzene Klebstofffilm
Das Aufbringen des Klebstofffilms
Um die Stabilität des Verpackungsmaterials
Das mehrschichtige Verpackungsmaterial
Das in
Das in
Die Plasmadüsen
Die Spannungsquelle
Der Klebervorrat ist bevorzugt als Rolle
Der langgestreckte Kleber
Die Plasmadüsen
Das Gehäuse
Die Vorrichtung
Die Hochspannung kann insbesondere so zwischen der hohlen Mittelelektrode
Die Vorbereitung des Kartons
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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